Регистрация повышенной трансмуральной электрической гетерогенности у больных с желудочковыми нарушениями ритма с помощью магнитокардиографического картирования.

Частая желудочковая экстрасистолия, особенно возникающая на фоне органических заболеваний миокарда, играет важную роль в запуске реципрокной и триггерной желудочковой тахикардии и сама по себе является маркером высокого риска развития фибрилляции желудочков. Поэтому поиск новых методов неинвазивной электрофизиологии и выделение с их помощью группы больных с высоким риском является актуальной задачей современной кардиологии.

Электрофизиологические свойства миокарда желудочков крайне гетерогенны, и дисперсия реполяризации может быть важным фактором проявления гетерогенности функций ионных каналов. Изменение длительности потенциала действия (ПД) создает дисперсию реполяризации, и исходный уровень отличий длительности ПД существует даже в нормальном миокарде.

Электрические отличия, которые являются результатом разницы скоростей восстановления транзиторных исходящих потоков ионов, наиболее заметны между эпикардом, средней частью миокарда (М-клетки) и эндокардом [4–6].

Реполяризация начинается тогда, когда суммарный ионный ток над плато ПД становится исходящим. В нескольких исследованиях показано, что большой градиент плотности и частото-зависимых свойств транзиторного исходящого тока существует в разных слоях стенки желудочков [3].

Принципиальной особенностью М-клеток является способность удлинения ПД по сравнению с эпи- и эндокардиальными слоями во время замедления ритма. По данным исследований, скопления клеток М-типа с наиболее длительным ПД встречаются в боковой стенке на протяжении от толщи субэпикарда к среднему слою миокарда, в передней стенке в глубине субэндокарда и до середины миокарда, а также на всем протяжении области выносящего тракта левого желудочка. М-клетки присутствуют и в глубоких слоях папиллярных мышц, трабекул и межжелудочковой перегородке [7, 13, 16]. Срезы тканей, изолированных из М-областей, демонстрируют увеличение длительности ПД на более чем 100 мс по сравнению с изолированными тканями эпикарда и эндокарда при цикле 2000 мс и более. Однако при нормальной электрофизиологии в интактной сердечной мышце локальные отличия в длительности ПД не регистрируются электропотенциальными методами благодаря электротоническим связям между клетками и их слоями.

Удлинение ПД М-клеток по сравнению с эпикардиальными и эндокардиальными клетками связано с различными особенностями ионных взаимодействий, включая меньший прямой ток калия и больший поздний ток натрия [11, 28], a также натриево-кальциевый обменный поток [29], что в конечном счете приводит к снижению токовых потоков реполяризации фаз 2 и 3 ПД М-клеток.

В результате различной продолжительности фаз 2 и 3 реполяризации в трех видах клеток, по обе стороны М-клеток, развиваются электрически противоположные градиенты, которые в основном и формируют волну Т [27]. В начале зубца Т происходит реполяризация эпикарда, а в конце – М-клеток. Окончание реполяризации эпикарда совпадает с пиком волны Т, а реполяризация М-клеток совпадает с окончанием волны Т. Из этого следует, что длительность потенциала действия М-клеток завершает интервал Q-T, в то же время длительность ПД эпикарда определяет интервал Q-T-peak. Следовательно, интервал Tapex-Tend может быть использован для анализа трансмуральной электрической гетерогенности реполяризации в среднем слое миокарда [7, 27]. G.X. Yan и соавторы утверждают, что именно интервал Tapex-Tend отражает трансмуральную дисперсию рефрактерности, которая может быть связана со фазой 2 re-entry [26].

Клиническое применение данной концепции основано на результатах ряда исследований [8, 19, 23]. А. Lubinski и соавторы указали на удлинение интервала Tapex-Tend у пациентов с врожденным синдромом удлиненного Q-T1 [12]. К. Tanekaka и соавторы [23] , а также независимо от них Р. Schwarts и соавторы [14] продемонстрировали связь между нагрузкой удлинением интервала Tapex-Tend и возникновением torsade de pointes у больных с синдромом удлиненного LQ-T1, но не LQ-T2. М. Yamaguchi и соавторы сделали вывод, что интервал Tapex-Tend может иметь большую прогностическую ценность, чем показатели Q-Tс и дисперсия Q-T, в качестве предиктора torsade de pointes у пациентов с приобретенным синдромом удлиненного Q-T [25]. М. Shimizu и соавторы утверждают, что интервал Tapex-Tend, а не Q-Tс предсказывает возникновение внезапной сердечной смерти у больных с гипертрофической кардиомиопатией [15]. N. Watanabe и соавторы [21, 22] продемонстрировали, что удлиненный интервал Tapex-Tend связан со спонтанной или спровоцированной желудочковой тахикардией у больных с высоким риском и органическими заболеваниями сердца.

Известно, что электрофизиологические параметры различных участков миокарда могут существенно изменяться в результате различных заболеваний и проявляться в региональных отклонениях от нормы локальных плотностей мембранных токов ионов и, соответственно, в возрастании электрической гетерогенности отдельных участков миокарда [3]. В исследованиях на моделях, проведенных G. Kazutaxa и R. Xoran [10], показана четкая взаимосвязь между клеточными ионными процессами, длительностью ПД и формой зубцов ЭКГ. Поэтому наше внимание должно быть направлено на изучение ионных механизмов, которые обусловливают интрамуральную неоднородность клеточной реполяризации на определенной глубине миокарда.

В связи с этим особый интерес представляет метод магнитокардиографического картирования сердца – неинвазивная и не связанная с каким-либо воздействием и риском для пациента технология бесконтактного измерения магнитных сигналов, генерируемых источниками электрической активности сердца. Сигналы, регистрируемые во время записи магнитокардиограмм, воспроизводят те источники ионных потоков, которые создают разницу потенциалов на поверхности тела человека, измеряемую с помощью ЭКГ [2, 3].

Одно из преимуществ магнитокардиографии (МКГ) определяется чрезвычайной чувствительностью к тангенциальным компонентам волн возбуждения и восстановления сердечной мышцы и меньшей (по сравнению с ЭКГ) зависимостью регистрируемых в точке наблюдения параметров магнитного поля от влияния многослойной анизотропной проводящей среды, внутри которой расположен источник. Кроме того, МКГ чувствительна к вихревым потокам (круговым токам), которые вообще не регистрируются ЭКГ. К преимуществам МКГ относится также высокая разрешающая способность к определению локализации источников аномальной электрической активности. На основании современных представлений о зависимости гетерогенности ПД от интрамуральной гетерогенности ионных каналов возникло предположение, что по данным МКГ можно выявить аномальную региональную или трансмуральную гетерогенность ПД в различных областях сердца в виде карт распределения векторов плотности токов (ВПТ).

Впервые предложенная и подтвержденная в исследованиях на моделях В.Н. Сосницким и соавторами гипотеза о том, что размер и направление максимального ВПТ будут зависеть от направления волокон той части миокарда, в которой возникла максимальная плотность потока ионов, позволила по-новому взглянуть на возможности МКГ для изучения структурно-функционального состояния желудочков сердца [3].

В отличие от стандартных электропотенциальных методов, позволяющих анализировать временные показатели электрокардиографических сигналов, МКГ предоставляет возможность изучать пространственные характеристики распространения ионных потоков. По данным анализа МКГ можно определить положение эквивалентного диполя, зависящего от расположения наиболее электрически активного (с максимальной плотностью тока) слоя миокарда с отображением распределения ВПТ для каждого отдельного момента кардиоцикла на фронтальную плоскость, хотя положение источников электрической активности в сердце имеет трехмерное распределение [2, 3].

Целью данного исследования был анализ степени различия магнитокардиографических параметров, характеризующих трансмуральную гетерогенность токов действия в интервале Tapex-Tend, у больных с частой желудочковой экстрасистолией и здоровых добровольцев.

Материал и методы

В исследовании приняли участие 49 человек. В первую группу вошло 18 здоровых добровольцев в возрасте 19–68 лет (в среднем (45,1±1,4) года). Вторую группу составил 31 больной в возрасте 31–77 лет (в среднем (51,0±1,8) года) с частой желудочковой экстрасистолией II–V класса по Lown. Желудочковую экстрасистолию выявляли при помощи поверхностной записи ЭКГ, а ее количественные параметры оценивали по данным суточного мониторирования ЭКГ. Магнитокардиографическое картирование пациентов проводили в состоянии покоя на 4-канальном кардиомагнитном сканере "Кардиомагскан" ("КМГ", Украина) в неэкранированном помещении магнитокардиографической лаборатории. Регистрацию изменений магнитного поля проводили в 36 точках прямоугольной сетки 3ґ3 с шагом 8 см с одновременной записью ІІ стандартного отведения ЭКГ. Длительность записи магнитного сигнала сердца в каждой точке составляла 1 мин. На основе 36 синхронных усредненных магнитокардиографических кривых (рис. 1) строили мгновенные эквииндукционные карты распределения магнитного поля с помощью алгоритмов двухмерной интерполяции. С помощью алгоритма "решения обратной задачи" эквииндукционные карты распределения магнитного поля были преобразованы в карты распределения ВПТ.

Анализ каждой одномоментной карты ВПТ проводили по параметрам, характеризующим максимальный ВПТ (угол направления и местоположение), а также по взаимному расположению групп векторов, имеющих величины не менее 60–70 % от величины максимального вектора (наличие круговой структуры или отдельных зон аномальной электрической активности). Кроме одномоментных карт ВПТ, анализировали динамику изменений параметров ВПТ на протяжении выбранных временных интервалов кардиоцикла с шагом 10 мс.

Для выявления степени трансмуральной гетерогенности, то есть степени дисперсии реполяризации потенциала действия, в обеих группах анализировали временные и пространственные изменения указанных параметров в интервале Tapex-Tend. Оценивали следующие показатели: угол направления ВПТ, смещение угла максимального ВПТ, девиацию направления максимального ВПТ за каждые 10 мс реполяризации.

Статистический анализ проводили на персональном компьютере при помощи прикладных программ статистического анализа Microsoft Exсel. Для оценки межгрупповых отличий использовали параметрический критерий Стьюдента. Различия показателей считали значимыми при Р<0,01.

Результаты и их обсуждение

По результатам магнитокардиографического картирования выбранные для анализа параметры ВПТ в интервале Tapex-Tend достоверно различались у пациентов с желудочковой экстрасистолией и здоровых добровольцев.

Так, в среднем угол направления ВПТ составил (84,58±2,87)° в группе пациентов с экстрасистолией и (32,71±1,36)° – у здоровых лиц (Р<0,01). Девиация направления максимального ВПТ в интервале Тapex-Тend – соответственно (17,19±0,22) и (3,41±0,13)°; 75% Тapex-Тend – (12,91±0,37) и (2,49±0,14)°; 75% Тend-Тend – (17,95±0,32) и (3,57±0,14)°.

Смещение ВПТ в интервале Tapex-Tend в среднем составило (2,55±0,34) см в группе пациентов с экстрасистолией и (1,03±0,14) см – у здоровых добровольцев.

На рис. 2 и 3 представлены одномоментные карты ВПТ здорового добровольца и больного с желудочковой экстрасистолией во временном интервале Tapex-Tend.

Полученные результаты демонстрируют стабильную и гомогенную реполяризацию у здоровых, в то время как у больных процесс реполяризации характеризуется резкими изменениями выбранных для анализа параметров ВПТ.

Возрастание параметров направления угла, девиации и особенно смещения максимального ВПТ в интервале Tapex-Tend у больных с желудочковой экстрасистолией обусловлено неоднородным распределением ионных потоков в условиях нарушенного электротонического сопряжения между клетками и слоями.

Прерывистость тканевой архитектуры миокарда влияет на количество и направление локальных исходящих токов [17]. Дисперсия реполяризации и, соответственно, исходящих токов является динамически модифицированной как свойствами восстановления индивидуальных кардиомиоцитов и клеточных слоев, так и частотой сокращений сердца и направлением процесса. На эту электрическую гетерогенность могут влиять и патологические состояния. Несколько исследований показали, что плотность транзиторных исходящих токов может локально изменяться при ишемии, гипертрофии сердца или сердечной недостаточности, после инфаркта миокарда. Очаги фиброза по соседству с нормальными волокнами могут служить субстратом для дисперсии реполяризации миокарда.

Вот почему наше внимание было сфокусировано на ионных механизмах, обусловливающих интрамуральную неоднородность клеточной реполяризации на определенной глубине миокарда, и интрамуральной токовой гетерогенности как основе идентификации пациентов группы риска.

Увеличенная электрофизиологическая гетерогенность в конечном результате может быть причиной механической неоднородности фаз сокращения и расслабления отдельных участков миокарда. На механизм возникновения аритмий сердца, кроме электромеханического сопряжения, также влияют и обратные связи. Полагают, что фибробласты сердца могут играть роль субстрата для механоэлектрической обратной связи. Можно предположить, что сжатие или растяжение фибробласта в моменты сокращения или расслабления миокарда через цитоскелет (микрофиламенты и микротрубочки) вызывает изменение функционирования stretch-activated channels и, как следствие, возникновение механически обусловленных потенциалов, так называемых постдеполяризаций [1, 9, 20].

По нашему представлению, пространственные изменения электрической гетерогенности, регистрируемые в интервале Tapex-Tend, отражают именно те процессы межклеточного взаимодействия, которые в итоге приводят к возникновению аритмий.

Данные подходы базируются на представлении о том, что электрофизиологическая альтернация клеток и их мембран ассоциируется с ремоделированием после эпизода ишемии или перенесенного инфаркта миокарда и участвует в аритмогенезе, а также развитии "электромеханического несоответствия" в зонах миокардиальной дисфункции. Причем электрическое ремоделирование опережает структурно-геометрические изменения в миокарде и является более чувствительным при отражении происходящих патологических процессов.

Исследование включало небольшое количество больных, а анализ пространственных характеристик трансмуральной гетерогенности реполяризации проводился для двух принципиально различных групп, что не позволило провести дополнительный анализ с учетом их возможных клинических особенностей и оценить прогностическую ценность выбранных показателей.

Выводы

Для желудочковых нарушений ритма характерны изменения пространственных параметров вектора плотности тока в интервале Tapex-Tend, что отражает аномальные изменения трансмуральной электрической гетерогенности.

Магнитокардиография является неинвазивным методом оценки трансмуральной электрической гетерогенности миокарда и может использоваться для выявления групп больных с высоким риском и желудочковыми нарушениями ритма.

Литература

1.Анисимова Т. Роль F-актина микрофиламентов в работе механосенситивных каналов сердца // Мед. научн. и учебно-метод. журн. – 2001. – № 2. – С. 72-75.

2.Бобров В.О., Стаднюк Л.А., Сосницький В.М. та ін. Магнiтокардiографiя (методика i дiагностичнi можливостi). – К., 1997. – 20 с.

3.Сосницкий В.Н., Стаднюк Л.А., Сосницкая Т.В. Магнитокардиография: новый взгляд на старые идеи // Серце і судини. – 2004. – № 4. – С. 73-78.

4.Antzelevitch C. Modulation of transmural repolarization. Ann. – N.Y.: Acad.Sci, 2005. – 1047 p.

5.Antzelevitch C., Dumaine R. Electrical heterogeneity in the heart: physiological, pharmacological and clinical implications // Handbook of electrophysiology: The Heart / Eds. E. Page, H. Fozzard, R.G. Solaro. – N.Y.: Oxford University press, 2002. – P. 654-692.

6.Antzelevitch C., Belardinelli L., Zygmunt A. et al. Electrophysiologic effects of ranolazine: a novel antianginal agent with antiarrhythmic properties // Cardiculation. – 2004. – Vol. 110. – P. 904-910.

7.Antzelevitch C., Shimizu W., Yan G. et al. The M cell: Its contribution to the ECG and to normal and abnormal electrical function of the heart // J. Cardiovasc. Electrophysiology. – 1999. – Vol. 10. – P. 1124-1152.

8.Frederiks J., Sweene C.A., Kors J.A. et al. Within-subject electrocardiographic differences at equal heart rates: role of the autonomic nervous system // Pflugers Arch. – 2001. – Vol. 441. – P. 717-724.

9.Nazir S.A., Lab V.J. Mechanoelectric feedback in the atrium of the isolated guinea-pig heart // Cardiovasc. Res. – 1996. – Vol. 32, № 1. – P. 112-119.

10.Kazutaxa G., Xoran R. Ionic current basis of electrocardiographic waveforms, a model study // Circ. Research. – 2002. – Vol. 3. – P. 889-896.

11.Liu D.W., Antzelevitch C. Characteristics of the delayed rectifier current (Ikr and Iks) in canine ventricular epicardial, midmyocardial, and endocardial myocytes // Circ. Res. – 1995. – Vol. 76. – P. 351-365.

12.Lubinsky A., Lewicka-Nowak E., Kempa M. et al. New insight into repolarisation. – 1998.

13.Poelzing S., Acar F.G., Baron E. et al. Heterogeneous connexin-43 expression produced electrophysiological heterogeneitis accros ventricular wall // Amer. J. Physiology. – 2004. – Vol. 286. – P. 2001-2009.

14.Schwartz P.J., Priori S.G., Spazzolini C. et al. Genotype-phenotype correlation in the long-QT syndrome: gene-specific triggers for life-threatening arrythmias // Circulation. – 2001. – Vol. 103. – P. 89-95.

15.Shimizu M., Ino H., Okeie K. et al. T-peak to T-end interval may be a betterpredictor of high-risk patients with hypertrophic cardiomyopathy associated with a cardiac troponin I mutation than QT dispersion // Clin. Cardiology. – 2002. – Vol. 25. – P. 335-339.

16.Sicouri S., Fish J., Antzelevitch C. Distribution of M cells in the canine ventricle // J. Cardiovasc. Electrophysiology. – 1994. – Vol. 5. – P. 824-837.

17.Taccardi B. Anatomical and microstructural factors affecting the electrical activity of the heart. Experemental findings and mathemstical simulation // Bull. Med. Acad. R. Med. Belg. – 1997. – Vol. 52. – P. 91-105.

18.Takenaka K., Ai T., Shimizu W. et al. Exercise stress test ampifiles genotypephenotype correlation in the LQT1 and LQT2 forms of the long-QT syndrome // Circulartion. – 2003. – Vol. 107. – P. 838-844.

19.Tanabe Y., Inagaki M., Kurita T. et al. Sympathetic stimulation produces a greater increase in both transmural and spatial dispertion of repolarization in LQT1 then LQT2 forms of congenital long QT syndrome // J. Amer. Coll. Cardiology. – 2001. – Vol. 37. – P. 911-919.

20.Waldo A. L., Wit A. Mechanisns of cardiac arrhythmias // Lancet. – 1993. – Vol. 341. – P. 1189-1193.

21.Watanabe N.Y., Kobayashi K., Tanno K. et al. Transmurral dispersion of repolarization and ventricular tachyarrhythmias // J. Electrocardiology. – 2004. – Vol. 37. – P. 191-200.

22.Watanabe N., Kobayashi Y., Tanno K. et al. Transmural dispersion of repolarization and ventricular tachyarrhythmias // J. Electrocardiology. – 2004. – Vol. 37. – P. 191-200.

23.Wolk R., Srec S., Kulakovski P. Extrasystolic beats affects transmural electrical dispersion during programmed electrical stimulation // Eur. J. Clin. Invest. – 2001. – Vol. 31. – P. 563-569.

24.Yamada K.A., Kanter E.M., Green K. et al. Transmural distribution of connexin in rodent hearts // J. Cardiovasc. Electrophysiology. – 2004. – Vol. 15. – P. 710-715.

25.Yamaguchi M., Shimizu M., Ino H. et al. T wave peak-to-ebd interval and Qtdispersion in acquired long QT syndrome: a new index for arrhythmogenicity // Clin. Sci. (Lond). – 2003. – Vol. 105. – P. 671-676.

26.Yan G.X., Shimizu W., Antzelevitch C. Characteristics and distribution of M-cells in arterially perfused canine left ventricular wedge preparation // Circulation. – 1998. – Vol. 98. – P. 1921-1927.

27.Yan G.X., Antzelevitch C. Cellular basis for the normal T wave and the electrocardiografic manfistation of the long QT syndrome // Circulation. – 1998. – Vol. 98. – P. 1928-1936.

28.Zygmynt A.C., Eddlestone G.T., Thomas G.P. et al. Larger late sodium conductance in M-cells contributes to electrical heterogeneity in canine ventricle // Amer. J. Physiology. – 2001. – Vol. 281. – P. 689-697.

29.Zygmunt A.C., Goodrow R. J., Antzelevich C. INa-Ca contributes to electrical heterogenety within the canine ventricle // Amer. J. Physiology. – 2000. – Vol. 278 (Suppl. H). – P. 1671-1678.

А.А. Бородай, Т.В. Сосницкая.

Национальный научный центр "Институт кардиологии им. акад. Н.Д.Стражеско" АМН Украины, г. Киев; Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца, г. Киев.

Украинский кардиологический журнал