Реполяризация миокарда желудочков при повышении преднагрузки сердца тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.13, кандидат медицинских наук Гошка, Сергей Леонидович

• Гошка, Сергей Леонидович
• кандидат медицинских наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат медицинских наук Гошка, Сергей Леонидович

Список сокращений и используемых терминов

Введение

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ МИОКАРДА ПРИ ПЕРЕГРУЗКЕ И

ЕЕ РОЛЬ В АРИМТМОГЕНЕЗЕ (обзор литературы)

1.1. Влияние растяжения желудочков на электрофизиологические свойства миокарда

1.1.1. Неинвазивный способ изменения преднагрузки и вегетативного баланса у человека - проба Вальсальвы

1.1.2. Влияние растяжения желудочков на длительность потенциалов действия миокарда

1.1.3. Возможные механизмы изменений длительности потенциалов действия в ответ на механическое воздействие

1.1.4. Роль растяжения желудочков в аритмогенезе

1.2. Влияние вегетативной нервной системы на длительность потенциалов действия кардиомиоцитов

1.3. Гетерогенность реполяризации миокарда желудочков млекопитающих

1.3.1. Трансмуральная гетерогенность реполяризации

1.3.2. Ионные механизмы трансмуральной дисперсии реполяризации

1.3.3. Апико-базальный и межжелудочковый градиенты реполяризации

1.3.4. Клиническое значение электрофизиологической неоднородности миокарда

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методика регистрации и анализа электрокардиограммы у человека

2.2. Методика исследования на животных

2.2.1. Подготовка животного к эксперименту

2.2.2. Методика регистрации интрамуральных электрограмм желудочков сердца

2.2.3. Методика увеличения преднагрузки левого желудочка

2.2.4. Методика измерения сердечного выброса

2.3. Аппаратное обеспечение

2.4. Программное обеспечение и обработка данных

2.5. Статистическая обработка

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Результаты исследования изменения преднагрузки у человека

3.1.1 Изменение амплитуды зубца Т при различной преднагрузке (проба Вальсальвы)

3.2. Результаты исследования на животных

3.2.1. Гемодинамические изменения при повышении преднагрузки

3.2.2. Атрио-вентрикулярное проведение при увеличении преднагрузки левого желудочка

3.2.3. Реполяризация миокарда в исходных гемодинамических условиях эксперимента

3.2.4. Реполяризация миокарда при умеренном повышении преднагрузки левого желудочка

3.2.5. Реполяризация миокарда при максимальном повышении преднагрузки левого желудочка

3.2.6. Изменение длительности реполяризации в различных слоях миокарда при повышении конечно-диастолического давления левого желудочка

3.2.7. Дисперсия реполяризации при повышении преднагрузки левого желудочка

3.2.8. Изменение апико-базального и межжелудочкового градиента реполяризации у собак при повышении преднагрузки

4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ правого и левого желудочков при различных уровнях преднагрузки у собак

4.3 Изменение длительности реполяризации при увеличении преднагрузки у собак

4.4 Изменение дисперсии реполяризации при повышении преднагрузки левого желудочка

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Реполяризация миокарда желудочков при повышении преднагрузки сердца»

Актуальность темы. Острое растяжение сердца при кардиохирургических операциях повышает риск аритмогенеза [Taggart, Sutton, 1999]. Доказана связь между острым и хроническим растяжением сердца и риском возникновения фатальных аритмий [Taggart, 1996; Kjekshus, 1990; Tomaselli, Zipes, 2004]. Влияние механических воздействий на электрические процессы в миокарде получило название «механоэлектрическая обратная связь». Данный феномен обнаружен практически во всех анатомических структурах сердца [Lab, 1996]. Физиологический механизм возникновения аритмий при растяжении миокарда остается недостаточно изученным, однако предполагается, что основную роль играет триггерная активность миоцитов и феномен реентри, что, в свою очередь, является следствием неравномерного изменения длительности реполяризации в различных областях и слоях миокарда [Eckardt et al., 2001].

Одним из факторов аритмогенеза при перегрузке сердца является увеличение дисперсии реполяризации. В изолированном сердце кролика дисперсия реполяризации левого желудочка увеличивается в ответ на увеличение его объема, что происходит вследствие гетерогенного укорочения рефрактерного периода в различных участках левого желудочка и незначительного их укорочения в правом желудочке [Reiter et al., 1988]. Значительная гетерогенность длительностей потенциалов действия выявлена у собак, наследственно предрасположенных к аритмиям [Obreztchikova et al., 2003]. Патологически повышенная дисперсия реполяризации желудочков сердца может быть связана с генетическими нарушениями, такими как синдром удлиненного интервала ОТ, или основана на ремоделировании миокарда, которое происходит при хронической ишемии или дилатационной кардиомиопатии [Ghanem et al., 2001].

Несмотря на важность оценки дисперсии реполяризации для изучения риска развития аритмий, неинвазивный метод определения дисперсии реполяризации, который обладал бы достаточной специфичностью и чувствительностью, в настоящее время отсутствует. В клинической практике наиболее часто используется подсчет дисперсии корригированного интервала QT, зарегистрированного на поверхности туловища, показатель ^peak-Tend и их производные. Однако, связь этих показателей с дисперсией реполяризации, измеренной прямым способом, и риском аритмогенеза, показанная одними авторами [Antzelevitch, 2008]; зачастую опровергается другими [Galinier et al., 1998; Sahu et al., 2000; Brendorp et al., 2001]. В целом, установлена низкая специфичность данных методик и показана возможность определять риск аритмогенеза только в комплексе с другими исследованиями. Таким образом, остается нерешенной проблема выявления патологически увеличенной дисперсии реполяризации с помощью электрограмм с поверхности туловища в целом и стандартной ЭКГ в частности.

Результаты исследований процесса реполяризации при механическом воздействии на изолированных кардиомиоцитах [White et al., 1993; Sasaki et al., 1994], полосках миокарда [Nilius et al., 1980], изолированном [Calkins et al., 1989; Reiter et al., 1997; Lerman et al., 2001; Sung et al., 2003]'и интактном сердце [Levine et al., 1988] противоречивы. По данным одних исследований, выполненных на изолированном сердце морской свинки [Coulshed, Cowan, 1991], собаки [Lerman et al., 2001, Calkins et al.,' 1989], и кролика [Reiter et al., 1997], установлено, что при повышении конечно-диастолического давления в левом желудочке потенциалы действия укорачиваются. По сведениям других авторов [Sung et al., 2003], в ответ на повышение преднагрузки в изолированном сердце кролика потенциалы действия удлиняются. Противоречивость данных может быть обусловлена различной продолжительностью и интенсивностью воздействия, отсутствием иннервации в изолированном сердце. Результатов, полученных in situ, значительно меньше, при обследовании пациентов авторы сообщают как об удлинении, так и об укорочении потенциала действия при изменении преднагрузки левого желудочка [Taggart et al., 1988; Taggart et al., 1992; Nanthakumar et al., 2000].

В большинстве работ [Taggart et al., 1988; Calkins et al., 1989; Taggart et al., 1992; Reiter et al., 1997; Nanthakumar et al., 2000; Lerman et al., 2001] длительность потенциалов действия оценивается в одной или нескольких зонах левого желудочка, а степень растяжения сердца существенно различается. Данные особенности исследований приводят к тому, что не отражается полная и достоверная картина изменений, происходящих в разных слоях и областях миокарда. Реакция различных слоев миокарда в ответ на растяжение сердца может отличаться, поэтому мультиполярное исследование интрамуральных слоев сердца дает более объективную картину электрофизиологических процессов в миокарде при его растяжении

Понимание механизмов, приводящих к сердечным аритмиям при повышении преднагрузки, установление диагностической значимости дисперсии реполяризации и способов ее оценки неинвазивными методами позволит глубже изучить проблему внезапной смерти пациентов при кардиохирургических операциях и разработать более эффективные способы ее прогнозирования и предотвращения.

Настоящая работа выполнена в соответствии с планами НИР Института физиологии УрО РАН «Формирование кардиоэлектрического поля на поверхности тела в зависимости от структурно-функциональной организации сердца» (№ ГР 01.2.00 107402) и «Функциональная гетерогенность реполяризации интрамуральных слоев миокарда у позвоночных животных» (№ГР 01.2.00 62857).

Цель работы. Изучение закономерностей процесса реполяризации миокарда желудочков при повышении преднагрузки сердца.

1. Исследовать локальные длительности реполяризации в интрамуральных слоях желудочков сердца собаки при разном уровне преднагрузки левого желудочка.

2. Определить связь возникновения желудочковых аритмий (экстрасистолия, желудочковая тахикардия) с дисперсией реполяризации миокарда при повышении преднагрузки левого желудочка.

3. Выявить изменения электрокардиограммы в период реполяризации миокарда желудочков у человека при изменении преднагрузки сердца.

Научная новизна.

Впервые в условиях in situ изучена длительность реполяризации интрамуральных слоев миокарда при повышении преднагрузки левого желудочка. Показано, что изменения длительности реполяризации миокарда при объемной перегрузке носят двухфазный характер: при умеренной перегрузке происходит удлинение реполяризации в разных областях и слоях миокарда. Дальнейшее повышение конечно-диастолического давления левого желудочка ведет к укорочению длительности интервала активация-восстановление в правом и левом желудочке по сравнению с умеренной перегрузкой.

Впервые установлено, что повышение преднагрузки левого желудочка приводит к неоднородному изменению длительности реполяризации в разных слоях миокарда левого желудочка. Показано значимое увеличение трансмуральной дисперсии реполяризации при перегрузке левого желудочка. Установлено, что острая перегрузка объемом приводит к появлению апико-базального градиента реполяризации на эпикарде левого желудочка у собак.

Впервые обнаружено, что снижение и повышение преднагрузки сердца у человека вызывает изменение амплитуды зубца Т на электрокардиограмме в отведениях, расположенных в проекции верхушки и основания сердца по продольной оси.

Научно-практическая значимость. Результаты исследования можно использовать в кардиохирургии для оценки риска развития аритмий, степени безопасного увеличения преднагрузки во время операции на сердце с искусственным кровообращением. Раннее обнаружение изменений реполяризации во время операции позволит превентивно применить антиаритмический препарат и предотвратить возникновение опасной аритмии. На основании полученных данных может быть создан аппаратно-программный комплекс, оценивающий риск возникновения аритмии в автоматическом режиме, что позволило бы своевременно изменять тактику ведения пациента при оперативном вмешательстве.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Повышение преднагрузки сердца собаки вызывает двухфазное изменение длительности реполяризации миокарда желудочков: умеренное повышение конечно-диастолического давления левого желудочка приводит к удлинению интервала активация-восстановление в основании и боковой стенке левого желудочка, в интрамуральных слоях верхушки и субэндокардиальных основания правого желудочка. Дальнейшее повышение преднагрузки вызывает укорочение времени реполяризации в субэндокардиальных областях основания и боковой стенки левого желудочка, основания правого желудочка.

2. Повышение преднагрузки левого желудочка у собаки вызывает увеличение трансмуралыюй дисперсии реполяризации в области основания и боковой стенки левого желудочка и апико-базального градиента реполяризации субэпикардиальных слоев миокарда левого желудочка.

3. Увеличение апико-базальной и трансмуральной дисперсии реполяризации в результате повышения преднагрузки сердца увеличивает риск аритмогенеза.

Апробация работы. Данные диссертационной работы представлены на XXVIII Европейском симпозиуме Международного Общества исследователей сердца (г. Афины, Греция, 2008 г.), 35 Международном конгрессе по электрокардиологии (г. Санкт-Петербург, Россия, 2008 г.), I Всероссийской молодежной научной конференции «Молодежь и наука на Севере» (г. Сыктывкар, Россия, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять работ, в том числе одна статья в рецензируемом журнале, входящем в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук.

Автор благодарит всех сотрудников Лаборатории физиологии сердца Института физиологии Коми НЦ УрО РАН за помощь в работе. Особую благодарность выражаю научному руководителю доктору биологических наук, профессору Д.Н. Шмакову и заведующему лабораторией физиологии сердца Института физиологии кандидату биологических наук, доценту Я.Э. Азарову за неоценимую помощь в выполнении диссертационной работы.