Авторы: L. Herling,J. Johnson,K. Ferm-Widlund,A. Zamprakou,M. Westgren,G. Acharya
Содержание:
- Вступление
- Методы
- Результаты
Вступление
Смещение атриовентрикулярной (AV) плоскости (AVPD), часто выражающееся в систолической экскурсии в плоскости кольца митрального клапана (MAPSE), систолической экскурсии в плоскости перегородки (SAPSE) и систолической экскурсии в плоскости кольца трикуспидального клапана (TAPSE), является основным фактором, влияющим на насосную функцию сердца и показатель продольной сердечной функции.
AVPD определяется как расстояние между двумя положениями, в которых атриовентрикулярная плоскость находится дальше всего от верхушки и ближе всего к ней во время сердечного цикла.
У здоровых взрослых, обследованных с помощью МРТ, на AVPD приходится 80% правожелудочкового (ПЖ) и 60% левожелудочкового (ЛЖ) ударного объема. Даже в ситуациях, когда абсолютное AVPD снижено, продольный вклад остается основным компонентом ударного объема ЛЖ. Считается, что в первую очередь при гипоксии нарушается продольная функция сердца, которая выполняется продольными волокнами миокарда.
У плода AVPD можно оценить с помощью ультразвуковых методов, таких как М-режим, тканевая допплеровская визуализация (TDI) и отслеживание спеклов. AVPD зависит от размера тела и сердца, а абсолютные значения увеличиваются с гестационным возрастом (GA).
Используя цветной тканевой допплер, AVPD можно анализировать путем интегрирования скоростей миокарда. Благодаря применению внутреннего автоматизированного алгоритма, который ранее использовался для анализа скоростей сокращения миокарда и временных интервалов сердечных циклов у плодов, можно получить автоматические измерения нескольких сердечных циклов. Такой анализ позволяет быстрее оценить большие объемы данных, которые потенциально могут помочь в оценке AVPD как инструмента для выявления сердечной дисфункции у плодов с различными болезненными состояниями.
Основная цель этого исследования состояла в том, чтобы оценить возможность автоматического измерения AVPD в течение нескольких сердечных циклов из кинопетлей тканевого допплера четырехкамерного изображения сердца плода. Также было проведено сравнение AVPD, полученного с помощью допплера, с AVPD, измеренного с использованием анатомического М-режима.
Методы
Это поперечное исследование проводилось в Центре фетальной медицины Каролинской университетской больницы, Стокгольм, Швеция, в период с сентября 2009 г. по февраль 2017 г. Этическое одобрение было получено от Стокгольмского регионального комитета по этике (DNr 2009/1617-31/2, 2012/895-31/4 и 2017/539-32). Все женщины дали письменное информированное согласие на участие.
Первая когорта, использованная для разработки референтных диапазонов для AVPD во второй половине беременности, состояла из женщин с неосложненной одноплодной беременностью между 18 и 42 неделями гестации (n = 201). Критериями исключения были зачатие после экстракорпорального оплодотворения/интрацитоплазматической инъекции спермы, осложнения у матери при включении, такие как преэклампсия, хроническая гипертония или диабет, а также хромосомные или серьезные структурные аномалии плода, обнаруженные во время беременности или после рождения. Беременность была датирована путем измерения бипариетального диаметра во втором триместре. Каждый плод был включен только один раз.
Вторую когорту, использованную для оценки AVPD при переношенной беременности в связи с неблагоприятным перинатальным исходом, составили женщины с неосложненной беременностью, обратившиеся на плановый прием в ≥ 41 + 0 недель гестации (n = 107) и прошедшие ультразвуковое исследование между 41 + 0 и 41 + 5 неделями. Сложный неблагоприятный перинатальный исход определяли как наличие по крайней мере одного из следующих признаков:
- лактат в крови плода во время родов > 4,8 ммоль/л,
- pH артерии пуповины < 7,15,
- 5-минутная оценка по шкале Апгар < 7 или 5-минутная оценка по шкале Апгар для мышечного тонуса <2.
Третья когорта включала, в рамках пилотного исследования, женщин с одноплодной беременностью с подозрением на ЗВУР, определяемым как предполагаемая масса плода (EFW) < 2,5 центиля или EFW < 10 центиля и индекс пульсации пупочной артерии > 97,5 процентиля. Используемое определение основано на шведских референтных диапазонах для оценки веса плода и пороговых значений пупочной артерии.
Эхокардиографию плода с использованием цветного тканевого допплера выполнял опытный врач УЗИ с использованием системы ультразвуковой визуализации GE Vivid-i, оснащенной датчиком с фазированной решеткой 3S-RS 1,9–3,8 МГц (GE Vingmed, Horten, Норвегия).
Была получена апикальная или базальная четырехкамерная проекция сердца плода, и с помощью тканевого допплера были записаны кинопетли последовательных сердечных циклов. Угол луча сохранялся как можно ближе к длинной оси сердца (и всегда < 30°), а изображение настраивалось для получения максимально возможной частоты кадров.
Автономный анализ выполняли с использованием EchoPAC версии 201 (GE Vingmed). Область интереса (ROI) была скорректирована по высоте и ширине в соответствии с гестационным возрастом и помещена в атриовентрикулярной плоскости в стенках ЛЖ и ПЖ и межжелудочковой перегородке. Кривые скорости миокарда были впоследствии экспортированы из EchoPAC в MATLAB (R2019b; MathWorks, Natick, MA, USA), а затем проанализированы с использованием автоматизированного программного инструмента собственной разработки. Временные интервалы сердечного цикла определялись программным обеспечением. Программа в MATLAB, т.е. описанный автоматический анализ, имеет несколько пользовательских функций и некоторые встроенные функции MATLAB.
Данные о скорости миокарда были интегрированы, и AVPD было получено автоматически и определено как максимальное расстояние, пройденное AV-плоскостью во время сердечный цикл (рис. 1). AVPD в LV, IVS и RV были названы MAPSE, SAPSE и TAPSE соответственно и в соответствии с номенклатурой, использовавшейся ранее у плодов.
Рисунок 1: Автоматизированный анализ кривой скорости сокращения миокарда от стенки правого желудочка (а) и кривой, показывающей систолическую экскурсию трикуспидального клапана (TAPSE) (б), полученной с помощью цветной допплерографии тканей у нормального плода в возрасте 34 недель. Цвета обозначают различные фазы сердечного цикла, определяемые автоматизированным алгоритмом: сокращение предсердий (1), предвыброс (2), желудочковый выброс (3), после выброса (4), быстрое наполнение желудочков (5), медленное наполнение желудочков (6). Синие и красные звездочки в (b) указывают на максимальную амплитуду TAPSE.
Размер сердца плода измеряли как продольный диаметр (от верхушки до основания) в ранней систоле сразу после закрытия атриовентрикулярных клапанов в диастолу. Калипер располагали от середины предсердий на внешней границе до внешней границы верхушки. Размер сердца, то есть продольный диаметр сердца, использовался для нормализации измерений AVPD.
В подгруппе из 30 плодов из первой когорты (т. е. когорты, используемой для разработки референтных диапазонов) AVPD измеряли дополнительно с помощью анатомической эхокардиографии в M-режиме для сравнения с измерениями AVPD, полученными с помощью cTDI, полученными с использованием автоматизированной методики. Курсор M-режима был помещен через боковые створки атриовентрикулярных клапанов и межжелудочковой перегородки для получения совмещения с межжелудочковой перегородкой < 30°. Общее AVPD измерялось в соответствии с ранее описанными методами. Рассчитывалось среднее значение трех измерений.
Статистический анализ
Анализ данных был выполнен с использованием IBM SPSS Statistics for Windows, версия 25.0 (IBM Corp., Армонк, штат Нью-Йорк, США) и MATLAB (MathWorks).
Непрерывные переменные представлены как среднее ± стандартное отклонение или медиана (межквартильный размах), в зависимости от ситуации. Категориальные переменные представлены как n (%). Статистический подход, описанный Royston и Wright, использовался для создания эталонных интервалов для MAPSE, SAPSE и TAPSE. Преобразование мощности Бокса-Кокса использовалось для выбора подходящего типа преобразования.
Наиболее подходящие дробные полиномы были выбраны из списка 44 регрессионных моделей на основе значения R2 с использованием статистического программного обеспечения NCSS 2020 (NCSS LLC, Кейсвилл, Юта, США) для построения средних кривых каждой зависимой переменной по отношению к гестационному возрасту, выраженной в точные недели (десятичные дни). Нормальность распределения Z-показателей проверяли с помощью теста Шапиро-Уилка. Кривые среднего, SD и CI в зависимости от гестационного возраста были рассчитаны и нанесены на график.
Уравнения полиномиальной регрессии использовались для расчета оценочного среднего, 5-го и 95-го центилей для соответствующего гестационного возраста как подогнанного среднего ± 1,645 SD.
MAPSE, SAPSE и TAPSE пролонгированных беременностей с неблагоприятным неонатальным исходом были нанесены на референтные диапазоны нормальной популяции. Средние Z-баллы AVPD в когорте пролонгированных беременностей сравнивали между случаями с нормальным исходом и случаями с неблагоприятным исходом с использованием U-критерия Манна-Уитни.
Измерения AVPD в когорте IUGR были нанесены на графики референтных диапазонов, а средние Z-показатели AVPD сравнивались между группой IUGR и нормальной популяцией с использованием U-критерия Манна-Уитни.
Корреляция между измерениями AVPD, полученными с помощью cTDI, и данными, полученными в анатомическом М-режиме, оценивалась с использованием корреляции Спирмена, а соответствие между двумя методами измерения было проверено на погрешность и точность с использованием анализа Бланда-Альтмана логарифмически преобразованных данных.
Результаты
Нормальные референсные диапазоны для AVPD, полученного из cTDI
Первоначально в эту группу были включены 202 беременные женщины. После исключения одной женщины, у плода которой был диагностирован мышечный дефект межжелудочковой перегородки и двустворчатый аортальный клапан, когорта состояла из 201 женщины. Всего было доступно 603 кривых скорости миокарда плода (по 201 из ЛЖ, МЖП и ПЖ) для анализа и последующего интегрирования для получения данных AVPD. Среднее значение ± SD числа проанализированных сердечных циклов составило 10,2 ± 2,6 в ЛЖ, 10,3 ± 2,7 в МЖП и 10,3 ± 2,6 в ПЖ.
Коэффициент вариации (КВ) между наблюдателями для автоматизированного измерения AVPD на видеозаписях cTDI четырехкамерной проекции сердца плода, полученных последовательно двумя сонографистами у 25 плодов, составили 28,1%, 17,7% и 15,3% для MAPSE, SAPSE и TAPSE, соответственно.
Наилучшей моделью для всех переменных была квадратичная полиномиальная аппроксимация. MAPSE преобразовывался логарифмически, тогда как SAPSE и TAPSE не требовали преобразования. MAPSE, SAPSE и TAPSE увеличились с гестационным возрастом (рисунок 2). Подобранное среднее значение было самым высоким в TAPSE на протяжении второй половины беременности, за ним следовали SAPSE и MAPSE. Референтные диапазоны рассчитанными для подобранного среднего значения и 5-го и 95-го центилей, показаны на рисунке 2.
Рисунок 2: ( а ) Диаграммы рассеяния систолической экскурсии в плоскости кольца митрального клапана (MAPSE), систолической экскурсии в плоскости перегородки (SAPSE) и систолической экскурсии в плоскости кольца трикуспидального клапана (TAPSE), полученные с помощью цветной допплерографии тканей и автоматически проанализированные, в 201 беременности с низким риском (черные точки) , 35 плодов с подозрением на задержку внутриутробного развития (ЗВУР) (красные точки) и 21 плод на сроке ≥ 41 + 0 недель гестации с неблагоприятным исходом (синие точки) в зависимости от гестационного возраста. Показаны подобранные средние значения, а также 5-й и 95-й процентили с соответствующими 95%-ными доверительными интервалами (—) для когорты с низким риском. (b) Соответствующие Z-показатели для MAPSE, SAPSE и TAPSE. (—), среднее у плодов с подозрением на ЗВУР; (—), при пролонгированных беременностях с неблагоприятным исходом. (_._._), ± 1,645 SD.
При поправке на размер сердца все три переменные показали слабую незначимую тенденцию к снижению, начиная с 18-й недели беременности. Референтные диапазоны, скорректированные с учетом размера сердца, рассчитанными для подобранного среднего, 5-го и 95-го центилей, показаны на рисунке 3.
Рисунок 3: ( а ) Диаграммы рассеяния систолической экскурсии в плоскости кольца митрального клапана (MAPSE), систолической экскурсии в плоскости перегородки (SAPSE) и систолической экскурсии в плоскости кольца трикуспидального клапана (TAPSE), полученные с помощью цветной допплерографии тканей и автоматически проанализированные для измерения размеров сердца, в 201 беременности с низким риском (черные точки) , 35 плодов с подозрением на задержку внутриутробного развития (ЗВУР) (красные точки) и 21 плод на сроке ≥ 41 + 0 недель гестации с неблагоприятным исходом (синие точки) в зависимости от гестационного возраста. Показаны подобранные средние значения, а также 5-й и 95-й процентили с соответствующими 95%-ными доверительными интервалами (—) для когорты с низким риском. (b) Соответствующие Z-показатели для MAPSE, SAPSE и TAPSE. (—), среднее у плодов с подозрением на ЗВУР; (—), при пролонгированных беременностях с неблагоприятным исходом. (_._._), ± 1,645 SD.
Сравнение измерений AVPD, полученных у одного и того же плода с помощью cTDI и анатомического М-режима, было выполнено у 30 беременных из контрольной популяции. Плоды, оцененные с помощью анатомического М-режима, были равномерно распределены по сроку гестации, с пятью плодами, включенными в каждое из следующих окон гестационного возраста:
- от 18 + 0 до 21 + 6,
- от 22 + 0 до 25 + 6,
- от 26 + 0 до 29 + 6,
- от 30 + 0 до 33 + 6,
- от 34 + 0 до 37 + 6
- от 38 + 0 до 42 + 6 недель.
Мы наблюдали статистически значимую корреляцию между измерениями MAPSE (r = 0,64; P < 0,001), SAPSE (r = 0,72; P < 0,001) и TAPSE (r = 0,84; P < 0,001), полученными в М-режиме, и данными, полученными с помощью cTDI. (Рисунок 4). Когда 30 пар логарифмически преобразованных измерений AVPD были протестированы с использованием анализа Бланда-Альтмана, средние геометрические отношения между AVPD, измеренными с помощью cTDI и M-режима, составили:
- 1,38 (95% LoA, 0,84–2,25) для MAPSE,
- 1,00 (95% LoA, 0,72–1,40) для SAPSE
- 1,20 (95% LoA, 0,92–1,57) для TAPSE (рис. 5).
Рисунок 4: Сравнение измерений систолической экскурсии в плоскости кольца митрального клапана (a), систолической экскурсии в плоскости перегородки (b) и систолической экскурсии в плоскости кольца трикуспидального клапана (c), полученных с помощью цветовой тканевой допплерографии (cTDI) и полученных в анатомическом М-режиме, в 30 плодов низкого риска на сроке беременности от 18 + 0 до 42 + 6 недель беременности. Пунктирная линия представляет собой линию равенства. R2adj, скорректированное значение R2.
Рисунок 5: Графики Бланда-Альтмана, демонстрирующие соответствие между измерениями систолической экскурсии в плоскости кольца митрального клапана (а), систолической экскурсии в плоскости перегородки (б) и систолической экскурсии в плоскости кольца трикуспидального клапана (в), полученными с помощью цветной тканевой допплерографии (cTDI) и в анатомическом М-режиме. У 30 плодов с низким риском на сроке беременности от 18 + 0 до 42 + 6 недель беременности. Сплошная линия представляет собой среднее значение, а пунктирные верхняя и нижняя линии представляют собой среднее значение ± 1,96 стандартного отклонения (95% границ согласия).
Пролонгированная беременность и неблагоприятный исход
Всего в эту когорту было включено 107 женщин, и была проанализирована 321 кривая скорости миокарда. Среднее значение ± SD числа проанализированных сердечных циклов составило 8,5 ± 1,3 в ЛЖ, 8,9 ± 0,9 в МЖП и 8,6 ± 0,7 в ПЖ. Средние ± SD Z-показатели для MAPSE (0,14±0,97), SAPSE (0,09±1,02) и TAPSE (0,15±0,90) в этой когорте не показали каких-либо существенных различий по сравнению с контрольными диапазонами нормальной популяции (P > 0,05 ). Никаких существенных различий не было обнаружено, когда измерения были скорректированы на размер сердца. У 21 из 107 (19,6%) новорожденных был неблагоприятный перинатальный исход. Не было обнаружено существенных различий в Z-показателях AVPD между беременностями с нормальным и неблагоприятным исходом в когорте с пролонгированной беременностью.
Плоды с подозрением на ЗВУР
Всего было включено 35 плодов с подозрением на ЗВУР, и было проанализировано и интегрировано 105 скоростных кривых для получения данных AVPD. Среднее значение ± SD числа проанализированных сердечных циклов составило 9,0 ± 2,8 в ЛЖ, 9,4 ± 2,5 в МЖП и 10,3 ± 1,6 в ПЖ. Средние ± SD Z-показатели для SAPSE (–0,62 ± 1,07; P = 0,006) и TAPSE (–0,60 ± 0,89; P = 0,002) были значительно ниже в группе ЗВУР по сравнению с контрольными диапазонами нормальной популяции (средние Z-показатели были нулевыми для SAPSE, MAPSE и TAPSE). Среднее ± SD Z-показателя для MAPSE составило –0,13 ± 0,67 (P = 0,160). При поправке на размер сердца существенных различий в средних Z-показателях SAPSE, TAPSE и MAPSE между нормальной популяцией и группой ЗВУР не было.
