Взаимосвязь нарушений перфузии миокарда и изменений сократительной функции левого желудочка по данным "feature tracking" на основании магнитно-резонансных изображений у пациентов с многососудистым поражением коронарных артерий

Одним из основных этиологических факторов ишемической болезни сердца (ИБС) остается атеросклеротическое поражение коронарных артерий. При этом алгоритм обследования пациентов с ИБС детально описан и оптимизирован, и включает целый ряд высокотехнологичных методов исследования, позволяющих оценить как анатомические, так и функциональные изменения коронарного кровоснабжения [1-3]. Полученные результаты обследования, в конечном итоге, помогают диагностировать тяжесть течения заболевания и выбрать соответствующую тактику лечения: назначение оптимальной медикаментозной терапии или проведение реваскуляризации миокарда [4-6].

Отдельной, сложной группой пациентов при выборе тактики лечения являются пациенты с ИБС и многососудистым поражением коронарных артерий (МПКА), которые характеризуются распространенным атеросклеротическим поражением, включающим наличие стенозов ≥70% в двух и более венечных сосудах (для ствола левой коронарной артерии >50%). Одной из наиболее распространенных в клинической практике методик, позволяющих оценить функциональную значимость атеросклеротического поражения, считается перфузионная сцинтиграфия миокарда. Однако ее информативность снижается у пациентов с МПКА ввиду наличия феномена "сбалансированной ишемии". Другой радионуклидный метод — динамическая однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) миокарда — позволяет оценивать абсолютные значения глобального миокардиального кровотока (МК) и его резерва в бассейне каждой коронарной артерии и, таким образом, определять гемодинамическую значимость отдельно взятых стенозов [7].

Еще одним из перспективных неинвазивных способов оценки функциональной значимости стенозов коронарных артерий является магнитно-резонансная томография (МРТ), а технология feature tracking (FT), наиболее точно отражающая изменение сократительной функции миокарда, считается перспективной для ранней диагностики кинетических нарушение стенок при гемодинамически значимом поражении венечных сосудов [8], однако ее взаимосвязь с параметрами динамической ОФЭКТ ранее не исследовалась.

В связи с этим целью данного исследования являлось изучение взаимосвязи нарушений перфузии миокарда левого желудочка (ЛЖ), выявленных по результатам динамической ОФЭКТ, и изменений его сократительной функции, оценённой при помощи технологии FT на основании МР-изображений.

Материал и методы

Исследование являлось одноцентровым ретроспективным. Набор пациентов осуществлялся на базе Научно-исследовательского института кардиологии — филиала Федерального государственного бюджетного научного учреждения "Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук". Исследование было проведено в соответствии с положениями Хельсинкской декларации и одобрено локальным этическим комитетом данного института (протокол № 204 от 18.11.2020). Информированное письменное согласие получено от всех пациентов до начала процедур исследования. В данное исследование был включен 31 пациент (мужской пол 80,6%, средний возраст составил 63 года), которые в зависимости от глобального резерва МК (РМК) были разделены на 2 группы: в группу 1 (n=23) были включены пациенты со сниженным РМК (≤2), а в группу 2 (n=8) — с сохраненным РМК (>2). Дизайн исследования представлен на рисунке 1.

Критерии включения: 1) возраст от 18 до 70 лет; 2) стабильное течение ИБС; 3) наличие сужения ≥70% в ≥2 эпикардиальных коронарных сосудах, а также сочетание сужения ≥70% в ≥1 эпикардиальном сосуде со стенозом ствола левой коронарной артерии ≥50%; 4) наличие данных о состоянии микроциркуляции ЛЖ по данным динамической ОФЭКТ; 5) наличие данных о деформации ЛЖ оцененных по данным МРТ сердца с контрастированием.

Критерии исключения: 1) острые сосудистые события в течение 6 мес. до текущей госпитализации; 2) ранее проведенное коронарное шунтирование; 3) наличие тяжелых форм нарушения ритма сердца, клапанных пороков сердца; 4) тяжелая сопутствующая патология; 5) отказ пациента от участия в исследовании.

Инвазивная и мультиспиральная коронарная ангиография (МСКТ-КАГ). Для оценки состояние коронарных артерий всем пациентам была проведена МСКТ-КАГ или инвазивная КАГ. МСКТ-КАГ выполнялась по стандартизованному протоколу с ретроспективной кардиосинхронизацией. Для проведения МСКТ-КАГ были использованы 64-срезовые компьютерные томографы GE Revolution One и GE Discovery NM/CT 570c (GE Healthcare, Milwaukee, WI, США).

Инвазивная ангиография включала селективную оценку состояния левой и правой коронарной артерии по стандартному протоколу. Все инвазивные исследования были выполнены на аппарате Axiom Artis Interventional Lab (Siemens; Германия).

Динамическая ОФЭКТ и перфузионная сцинтиграфия миокарда. Радионуклидные исследования были выполнены на гибридной ОФЭКТ/КТ системе GE Discovery NM/CT 570c (GE Healthcare, США). Протокол динамической ОФЭКТ включал запись динамических томосцинтиграмм, на основании которых были вычислены количественные показатели миокардиальной перфузии — величины гиперемированного МК и МК в покое, и РМК, а также перфузионную ЭКГ-синхронизированную сцинтиграфию миокарда, в результате которой были получены полуколичественные перфузионные индексы — Summed Stress Score (SSS, стресс-индуцированный дефект перфузии), Summed Rest Score (SRS, дефект перфузии в условиях покоя), Summed Difference Score (SDS, разница дефектов на фоне нагрузи и в условиях покоя). Дополнительно, на основании данных ЭКГ-синхронизированной перфузионной сцинтиграфии миокарда были оценены функциональные (фракция выброса (ФВ)) и объемные показатели ЛЖ (конечно-диастолический и конечно-систолический объемы), а также систолические и диастолические сцинтиграфические индексы (максимальная скорость наполнения, максимальная скорость изгнания, время наступления максимального пика наполнения, время наступления максимального пика изгнания). Был использован двухдневных протокол проведения динамической ОФЭКТ по схеме "покой-нагрузка".

Подготовка пациента к динамической ОФЭКТ не отличалась от таковой при проведении перфузионной сцинтиграфии миокарда и включала в себя отмену приема бета-адреноблокаторов, нитратов, антагонистов кальциевых каналов за 48 ч, а также производных метилксантина (чай, кофе, шоколад и т.д.) за 24 ч до проведения фармакологической пробы. В качестве стресс-агента был использован аденозинтрифосфат в дозе 160 мкг/кг/мин.

Все полученные сцинтиграфические изображения были обработаны на специализированной рабочей станции Xeleris IV (GE Healthcare, Израиль) и программном обеспечении 4DM Reserve v.2015 и Corridor 4DM SPECT (INVIA, Ann Arbor, США). Более подробно протокол проведения и обработка данных динамической ОФЭКТ описаны в ранее опубликованных исследованиях [9].

Значения РМК ≤2, количественно определяемого как отношение гиперемированного МК к кровотоку в покое, являлось функциональной мерой ишемии крупных и мелких сосудов [8].

МРТ сердца с контрастным усилением. МРТ сердца с контрастным усилением выполняли на томографе с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл Vantage Titan (Toshiba, Япония). Протокол МР-сканирования состоял из двух частей. На первом этапе были получены неконтрастные изображения сердца: кино-изображения (последовательность сбалансированного установившегося состояния свободной прецессии, steady state free precession (SSFP). Параметры сканирования: время повторения (TR) =3,7 мс, время эхо (TE) =1,9 мс, угол поворота (FA) =72^, 90/160^, поле зрения (FOV) =38×35 мм, матрица 240×128 пикселей, в стандартных проекциях; Т2-взвешенные изображения (ВИ) (параметры сканирования: TR =1000 мс, TE =24 мс, FA =90/160^, FOV =37×35 мм, матрица 256×256 пикселей) и Т1-ВИ (турбо спин-эхо последовательности) по короткой оси ЛЖ. Второй этап — после введения контрастного препарата включал ранние контрастные изображения в Т1-ВИ по короткой оси ЛЖ для определения наличия и локализации гиперемии миокарда ЛЖ и отсроченные контрастные изображения (через 8-15 мин) в режиме инверсия с восстановлением (последовательность градиентное эхо) и подбором времени инверсии (параметры сканирования: TR =9,1 мс, время инверсии (TI) =260-340 мс, TE =17 мс, FA =17^, FOV =37×35 мм, матрица 256×256 пикселей). Для получения контрастных серий изображений пациентам выполняли внутривенную инъекцию контрастного препарата гадобутрол в дозе 0,1-0,2 мл/кг.

Количественный анализ МРТ сердца был выполнен с использованием специализированного программного обеспечения для постобработки CVI42 (Circle Cardiovascular Imaging, Канада). Количественно были оценены объемные (масса миокарда (ММ), конечно-диастолический и конечно-систолический объемы) и функциональные показатели (ФВ, размеры ЛЖ и правого желудочков (ПЖ)), используя метод полуавтоматической обводки контуров эндокарда и эпикарда ЛЖ, ПЖ. Данные МРТ сердца оценивали согласно 17-сегментной модели Американской ассоциации кардиологов.

Используя метод полуавтоматической обводки контуров эндокарда и эпикарда, был оценен размер повреждения миокарда, выраженный в процентах и граммах от ММ ЛЖ, с использованием алгоритма 5-SD (методика 5 standard deviation).

Деформация миокарда измерялась на SSFP-изображениях с помощью метода отслеживания характеристик миокарда (FT). Для анализа были взяты глобальные значения направления деформации: циркулярной, радиальной и продольной деформаций; пиковые скорости движения миокарда в диастолу и систолу; время от начала систолы до достижения пиковой деформации. Для оценки региональной продольной деформации было использовано среднее арифметическое значение сегментов, входящих в бассейн кровоснабжения данного сосудистого региона.

Интервал между проведением МРТ сердца с контрастированием и динамической ОФЭКТ составлял 7±2 дней.

Статистический анализ. Статистическая обработка полученных результатов выполнена в программах STATISTICA 10.0 (StatSoft Inc, США), MedCalc version 17.4 (MedCalc Software, Бельгия), Jamovi 2.2.5. При статистическом описании количественных показателей использовали медиану (Me) и межквартильный интервал (Q25%; Q75%). Качественные данные описаны с помощью абсолютных и относительных частот (N/n%). Статистическая значимость различий количественных признаков в двух независимых группах оценивалась при помощи непараметрического критерия Манна-Уитни. Статистическая значимость различий категориальных признаков в двух независимых группах рассчитывалась по критерию χ² или точному критерию Фишера. Для анализа корреляционных связей количественных показателей с нормальным распределением выборочных значений использовали коэффициент корреляции Спирмена. Все статистические решения считались значимыми при уровне значимости p≤0,05.

Результаты

Клиническая характеристика пациентов

Медианный возраст больных составил 63 (58; 70) лет, преимущественно исследуемую подгруппу составили мужчины 80,6% (25 пациентов); индекс массы тела — 27,7 (25,4; 29,1) кг/м². Все пациенты имели гипертоническую болезнь в анамнезе, у 77,4% была выявлена дислипидемия, сахарный диабет установлен в 32,2% случаев; 74,2% пациентов в анамнезе перенесли инфаркт миокарда.

При анализе основных клинических параметров включенных в исследование пациентов не было выявлено статистических различий между группой со сниженным (n=23) и сохраненным РМК (n=8) (табл. 1).

Ангиографические данные

Инвазивная коронарная ангиография была проведена в 71% случаев (у 20 пациентов). Преобладающим был правый тип коронарного кровоснабжения — 61% (у 19 пациентов), при этом сбалансированный тип встречался чаще — в 29% случаев (у 9 пациентов) vs 10% (3 больных имели леводоминантное кровоснабжение миокарда). Степень стенозирования, как и частота встречаемости обструктивного поражения коронарных артерий, соответствовали картине многососудистого поражения венечного русла и не отличалась между исследуемыми группами (табл. 2).

Данные перфузионной сцинтиграфии миокарда

Пациенты обеих исследуемых групп характеризовались средним размером стресс-индуцированного дефекта перфузии, и не имели статистически значимых различий по данным показателям. Функциональные параметры также были сопоставимы между группами, тогда как при анализе систолических и диастолических показателей было установлено, что в группе со сниженным РМК максимальная скорость наполнения при нагрузке была выше на 41,9% (р=0,001), время наступления максимального пика наполнения при нагрузке — выше на 14,7% (р=0,02), максимальная скорость наполнения в покое — выше на 13,3% (р=0,03), максимальная скорость изгнания в покое — выше на 7,4% (р=0,004), тогда как время наступления максимального пика изгнания в покое было значимо ниже (р=0,007) по сравнению с пациентами с сохраненным резервом (табл. 3).

Данные МРТ сердца с контрастным усилением

Согласно данным МРТ сердца с контрастным усилением больные ИБС с МПКА с сохраненным РМК характеризовались меньшим медианным значением ММ ЛЖ — 105,68 (89,04; 108,70) г; по сравнению с группой со сниженным РМК — 120,71 (84,13; 132,0) г. Несмотря на сохраненную функцию ПЖ, объемные параметры также были выше у пациентов с сохраненным РМК. При этом группа пациентов с сохраненным РМК имела более высокую долю фиброзных изменений в миокарде ЛЖ. Исследуемая группа в целом характеризовалась сниженным значением глобальной продольной деформации — -8,19 (-9,53; -4,38)%, однако у пациентов с сохраненным РМК отмечалось значимо более высокое (по модулю) значение данного показателя (р=0,002) с меньшим временем до пика продольной деформации (р=0,048) (табл. 4).

Сравнительный анализ по регионам кровоснабжения коронарных артерий

Субанализ данных по сосудистым регионам, основанный на формировании двух подгрупп: 1) регионы с признаками микроциркуляторных нарушений (РМК ≤2,0) и 2) без таковых, показал, что региональные нарушения микроциркуляции ассоциированы с более высоким значением дефекта перфузии, максимальным значением стеноза и увеличением величины региональной продольной деформации в данном сосудистом бассейне (табл. 5).

При проведении корреляционного анализа установлена взаимосвязь между региональным РМК по данным ОФЭКТ и региональной продольной деформацией по данным МРТ сердца (р=0,002; r=-0,404) (рис. 2).

Обсуждение

Проведенное исследование было сфокусировано на оценке взаимосвязи между микроциркуляторными нарушениями, обнаруженными с помощью динамической ОФЭКТ и параметрами деформации миокарда, полученными с помощью технологии FT при МРТ, у пациентов с ангиографически подтвержденным МПКА.

Основным результатом выполненной работы можно считать наличие ассоциации между генерализованным нарушением микроциркуляции и глобальной продольной деформацией, что говорит о функционально значимом МПКА. Это подтверждается наличием взаимосвязи между региональными микроциркуляторными нарушениями, изменениями деформационных характеристик миокарда и степенью стенозирования в бассейне коронарной артерии — ключевыми факторами патогенеза ИБС.

Несмотря на то, что глобальная ФВ долгое время считалась "золотым стандартом" оценки состояния сердца и систолической функции ЛЖ, ее важным недостатком является низкая чувствительность к ранним, региональным нарушениям сократимости [10]. Это особенно важно может быть при МПКА, когда многочисленные, но разнонаправленные региональные нарушения деформации могут "компенсировать" друг друга, не приводя к значимому снижению глобального показателя. Полученные данные позволяют предположить, что даже при верифицированном МПКА глобальная систолическая функция может длительное время оставаться сохранной, что находит отражение в других данных о сократимости — глобальная сократимость миокарда может длительное время оставаться сохранной на фоне прогрессирующей ИБС [11].

Патогенетическое подтверждение выявленных в исследовании ассоциаций логично и связано с тем, что продольные волокна, расположенные в субэндокардиальных слоях миокарда, наиболее уязвимы к изменениям гемодинамической нагрузки, и их дисфункция является самым ранним маркером нарушения перфузии кардиомиоцитов [12]. Технология FT на основе МРТ демонстрирует высокую чувствительность в выявлении этих субклинических изменений, что подтверждается работами, в которых региональная деформация коррелировала с наличием ишемии лучше, чем визуальная оценка кинетики стенок [13][14]. Таким образом, снижение продольной деформации, наиболее уязвимой к ишемии, объективно, с помощью метода МРТ-FT, демонстрирует наличие систолической дисфункции на тканевом уровне в регионах с гемодинамически значимым стенозом по данным ОФЭКТ.

Наши выводы о превосходстве региональных параметров деформации над глобальными в выявлении ишемической дисфункции согласуются с современными публикациями. Работа Buss SJ, et al. подтвердила высокую диагностическую ценность МРТ-FT, показав, что снижение продольной деформации миокарда (в глобальном и региональном измерении) служит независимым предиктором гемодинамически значимого стеноза, выявленного при коронарной ангиографии [15]. Аналогично, в обзоре Scattela A, et al. обобщены данные, свидетельствующие о том, что, несмотря на сохранную ФВ, у пациентов с ИБС наблюдаются значительные нарушения региональной деформации в зонах, соответствующих стенозированным артериям [16].

Новизна нашего исследования заключается в прямой корреляции количественных параметров перфузии, полученных с помощью динамической ОФЭКТ, и параметров механической деформации, оцененных методом FT на основе МРТ, именно у пациентов с МПКА. В отличие от предыдущих работ, где в качестве референсного метода часто использовалась только КАГ [17], мы проводили привязку нарушений деформации не только к анатомии стеноза, но и к его прямому функциональному следствию — нарушению перфузии. Это позволяет с большей уверенностью утверждать, что выявленное снижение продольной деформации является морфофункциональным субстратом ишемии, а не просто анатомического сужения.

Интерпретация наших результатов должна учитывать особенности исследуемой когорты, которая характеризовалась крайне высокой распространенностью коморбидной патологии, в частности, артериальной гипертензией (100% пациентов). Известно, что АГ сама по себе приводит к развитию субэндокардиального фиброза и нарушению продольной деформации вследствие концентрического ремоделирования ЛЖ [18][19]. Несмотря на потенциальное нивелирующее влияние диффузного фиброза на фоне АГ на глобальные показатели, региональный анализ сохранил свою дискриминативную способность и достоверно ассоциировался с зонами нарушенной перфузии. Это подчеркивает высокую диагностическую ценность и устойчивость метода МРТ-FT, сохраняющую свою актуальность даже у полиморбидных пациентов.

Сильной стороной нашего исследования является применение двух современных лучевых методов — динамической ОФЭКТ и МРТ с FT, — которые взаимно дополняют друг друга. Определение количественных показателей перфузии миокарда с помощью динамической ОФЭКТ является клинически применимым методом, демонстрирующим высокую диагностическую ценность для выявления гемодинамически значимых стенозов, что подтверждается исследованиями, включая случаи многососудистого поражения [9][10]. В свою очередь, МРТ-FT позволяет проводить ретроспективный количественный анализ деформации миокарда, используя стандартные систолические кинопоследовательности, без необходимости применения специализированных протоколов, что обуславливает его высокую клиническую практичность и воспроизводимость [20] и позволяет выявить влияние ишемии на механическую функцию миокарда. Таким образом, клиническая значимость нашего подхода состоит в предоставлении взаимодополняющей диагностической информации. Динамическая ОФЭКТ выявляет гемодинамически значимый стеноз с точки зрения гемодинамики, а FT на основе МРТ объективно демонстрирует, к каким последствиям для механической функции миокарда этот стеноз приводит. Комбинация этих методов особенно ценна для стратификации риска и принятия решений о реваскуляризации в сложных случаях МПКА с сохранной глобальной ФВ, позволяя идентифицировать наиболее страдающие миокардиальные сегменты.

Ограничения исследования. Тем не менее наше исследование имеет ряд ограничений. Ретроспективный дизайн и относительно небольшой размер выборки, характерные для пилотных исследований подобного типа, не позволяют установить причинно-следственную связь и могли ограничить статистическую мощность для выявления различий в некоторых параметрах. Кроме того, используя технологию FT, стоит помнить, что на результаты могло повлиять качество изображений и вариабельность применяемого алгоритма.

Заключение

Комбинированное использование количественной ОФЭКТ-перфузии и оценки региональной деформации миокарда с помощью FT на основании МРТ-изображений предоставляет уникальную взаимодополняющую информацию у пациентов с МПКА, позволяя напрямую связать гемодинамическую значимость стеноза с его последствиями на уровне механической функции миокарда. Региональный анализ продольной деформации служит высокочувствительным и специфичным маркером ишемической дисфункции, сохраняя диагностическую ценность даже у полиморбидных пациентов с ИБС и МПКА, что дает возможность рассматривать его в качестве дополнительного маркера функциональной значимости стеноза. Для окончательного определения роли данного комбинированного подхода в стратификации риска и оптимизации тактики реваскуляризации необходимы проспективные многоцентровые исследования с оценкой его влияния на отдаленные жесткие клинические исходы.