Спектральні характеристики першого серцевого тону як маркер функціонального стану міокарда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут геронтології АМН України

УДК:612.171:616.12-072.7

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук

Спектральні характеристики першого серцевого тону як маркер функціонального стану міокарда

14.03.03- нормальна фізіологія

Щобак Олександр Іванович

Київ - 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Ужгородському державному університеті.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Фекета Володимир Петрович, Ужгородський державний університет, завідувач кафедри нормальної та патологічної фізіології.

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, академік АМН України , чл.кор. РАМН, професор Коркушко Олег Васильович , Інститут геронтології АМН України, керівник відділу клінічної фізіології і патології внутрішніх органів;.

доктор медичних наук, професор Сафронова Галина Борисівна, Львівський державний інститут фізичної культури , завідувач кафедри фізичної реабілітації

Провідна установа: Національний медичний університет ім. О. Богомольця, МОЗ України, (кафедра нормальної фізіології) м. Київ

Захист відбудеться “ 6 ” травня 1999 р. о 13-00 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.551.01 в Інституті геронтології АМН України, м.Київ, вул.Вишгородська, 67.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту геронтології АМН України (м.Київ, вул.Вишгородська, 67).

Автореферат розісланий “ 4 ” квітня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат медичних наук Потапенко Р.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Вдосконалення інструментальних методів дослідження роботи серця є однією з найважливіших проблем, що знаходяться в центрі уваги дослідників серцево-судинної системи. Пріоритет надається неінвазивним методам. Методики дослідження серцевої діяльності, що застосовуються в клініці, є в тій чи іншій мірі пов'язаними з оцінкою скоротливості серцевого м'яза (Б.А.Константинов і співавт., 1989; С.К.Вітрук, 1990).

Відоме значення в цьому відношенні набули полікардіографічний і, особливо, ехокардіографічний методи дослідження (О.В.Коркушко, 1983; О.Cosme, R.S.Grodman, 1997). Але бувають випадки, коли при явній патології серцевого м'яза показники фазової структури серцевого циклу суттєво не змінюються (С.Коларов і співавт., 1979). За даними Н.Шиллера, М.Осипова (1993) у кожного третього хворого з явищами застійної серцевої недостатності ехокардіографічні показники скорочення не порушені, а причина розвитку кардіальної симптоматики полягає в порушенні кровонаповнення лівого шлуночка, тобто в його діастолічній дисфункції. У зв'язку з цим все актуальнішою стає оцінка функціонального стану міокарда за енергетично активним процесом - розслабленням (В.В.Фролькіс і співавт., 1994; Н.П.Нікітін, В.С.Мойсеєв, 1998; Н.Сперелакіс, 1990). Крім того, на ранніх стадіях захворювань серцевого м'яза можливі локальні порушення скоротливості, які часом важко виявити (А.В.Сумароков, В.С.Мойсеєв, 1985). Традиційні методи дослідження дають оцінку контрактильності міокарда як цілісного органу, не враховуючи особливостей його як тканини.

Згідно з вищесказаним, актуальною проблемою є подальше вивчення способів неінвазивної оцінки функціонального стану серцевого м'яза. Як відомо, скорочення серця призводить до генерації вібрацій, які утворюють перший тон. У його складі є так званий м'язовий компонент. З точки зору біофізичної вібраційної гіпотези в основі міокардіальних звуків лежать асинхронні коливання м'язових волокон під час скорочення. За даними останніх досліджень частотний інтервал 20-60 Гц є саме міокардіального походження (В.П.Фекета, 1987). Звідси випливає робоча гіпотеза про те, що його параметри можна використати для характеристики особливостей структури серцевого м'яза у зв'язку із скоротливістю.

У доступній літературі ми знайшли незначну кількість робіт, пов'язаних з дослідженнями амплітудно-частотних характеристик даного компонента. Більшість дослідників вважають м'язові коливання низькоамплітудними. Проте при проведенні спектрального аналізу відмічено, що максимум звукової енергії в спектрі знаходиться в низькочастотному інтервалі (P.D.Steіn et al., 1984).

Враховуючи вищенаведене, предметом дисертаційної роботи ми обрали дослідження спектральних характеристик першого тону, акцентуючи увагу на звуках міокардіального походження з метою вироблення спектрофонокардіографічних критеріїв скоротливості.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертація виконана в рамках науково-дослідної теми "Розробка нового інструментального методу оцінки функціонального стану міокарда на основі комп'ютерної спектральної фонокардіографії", № держреєстрації 0196U003256.

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи було встановлення інформативних критеріїв амплітудно-частотної характеристики першого тону, які б відображали інотропний стан міокарда, і вивчення можливості їх використання для оцінки функціонального стану серцевого м'яза в фізіологічних умовах, а також при міокардіальній патології.

Для досягнення цієї мети вирішувалися основні завдання:

Розробка автоматизованої установки, яка б дала можливість швидко отримувати частотний спектр першого тону, визначати частоти з максимальними амплітудами, вираховувати відносну звукову енергію на будь-якому частотному інтервалі в межах досліджуваного частотного діапазону.

Виявлення частотного інтервалу першого тону, найбільш чутливого до змін скоротливості міокарда.

Співставлення величини енергії найбільш чутливих до ізотропних впливів низькочастотних складових тону з показниками скоротливості за даними М-ехокардіографії для встановлення наявності і характеру взаємозв'язків між ними.

Встановлення закономірностей перерозподілу звукової енергії у частотному діапазоні першого тону в залежності від інотропного стану міокарда з метою вироблення уніфікованих спектральних показників скорочення міокарда.

Оцінка клінічної інформативності спектральних показників першого тону для діагностики порушення контрактильності у хворих ішемічною хворобою серця.

Наукова новизна одержаних результатів. Робота відрізняється від раніше виконаних новим підходом до оцінки скоротливості міокарда шляхом застосування методу спектральної фонокардіографії з використанням комп'ютерної техніки. На основі власних досліджень вперше показаний тісний взаємозв'язок між енергією низьких частот першого тону (ЕНЧС) та скороченням серця і з нових позицій підтверджено гіпотезу про внутрішньоміокардіальне походження низькочастотних складових. У дискусії відносно походження першого тону внесені аргументи, які свідчать про вагому участь м'язового компонента в його утворенні.

Вперше запропоновані уніфіковані спектральні показники скоротливості та метод кількісної оцінки контрактильного резерву міокарда за даними спектрального аналізу першого тону. Дістало подальший розвиток застосування методу для діагностики зниження контрактильного резерву при міокардіальній патології. Практичне значення одержаних результатів. Результати дослідження глибше розкривають роль м'язового компонента у структурі першого тону і уточнюють його генез. Знайдені спектральні показники скоротливості сприяють підвищенню діагностичної інформативності методики спектральної фонокардіографії. Результати дослідження впроваджені в навчальний процес на кафедрі нормальної та патологічної фізіології медичного факультету Ужгородського державного університету при вивченні розділу "Фізіологія кровообігу".

Отримані дані також можуть бути використані у медицині - для оцінки функціонального стану міокарда в динаміці при різних захворюваннях серця, оцінки ефективності лікування хворих кардіологічного профілю і визначення прогнозу захворювання; у спорті - для контролю якості тренувального процесу тощо.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконана особисто здобувачем. Автором сформульовано мету та задачі дослідження, проведено аналіз наукової літератури, отримано та проведено обговорення результатів дослідження. Обґрунтовано наукові висновки та практичні рекомендації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались і були обговорені на науково-практичних конференціях професорсько-викладацького складу медичного факультету УжДУ у 1997-1998 рр., на міжнародному симпозіумі, організованому Угорською академією наук (1997 р., м.Ніредьгаза, Угорщина), на міжнародному регіональному семінарі "Наука, технологія, прогрес" (1998р., м. Ужгород). Апробація дисертації відбулася 26 березня 1998 року на розширеному засіданні кафедр нормальної та патологічної фізіології, госпітальної терапії, біохімії та фармакології медичного факультету УжДУ.

Публікації. Основні положення дисертації висвітлені в 6 статтях у фахових наукових журналах і 1 тезах. 2 роботи опубліковані самостійно. Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 125 сторінках машинописного тексту і складається з вступу, 5 розділів, а також висновків, списку літератури, який складаються з 213 джерел та додатків. У роботі представлено 7 таблиць, 8 рисунків, 4 додатки, що займають 9 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМIСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження. Для вирішення поставлених завдань нами проведені дослідження у двох групах досліджуваних. У першу групу входило 85 практично здорових чоловіків віком від 18 до 60 років. Другу групу склали 30 чоловіків віком від 40 до 60 років, хворих ішемічною хворобою серця із стабільною стенокардією II і III функціональних класів, у яких проведено спектральний аналіз першого тону з метою вивчення можливості клінічного застосування методу СФКГ для діагностики порушення контрактильності серцевого м'яза. В якості контролю служили 20 практично здорових чоловіків аналогічного віку з першої групи.

Для дослідження підбирались суб'єкти з приблизно однаковою товщиною грудної стінки для мінімізації впливу на амплітудно-частотні характеристики першого тону провідникового середовища. Попередньо проводилось фізикальне обстеження з обов'язковою аускультацією для виключення клапанних порушень та артеріальної гіпертензії. Дослідження проводилось у положенні "лежачи на спині" після 10-15 хвилин відпочинку досліджуваного. Приміщення, в яких проводились експерименти, відповідали вимогам, які ставляться до кабінетів фонокардіографії (шумозахищеність).

На передню грудну стінку досліджуваного в ділянці верхівкового поштовху накладався контактний електромагнітний мікрофон, що застосовується в складі електронного поліграфа П4Ч - 01, з смугою відтворюваних частот 10-500 Гц. Запис проводився на протязі 10 секунд при затримці дихання після спокійного видиху і забезпечувався запуском першої програми, результатом чого був запис оцифрованого фоносигналу на жорсткий диск у вигляді файлу. Запуск другої програми давав можливість представити оцифровану інформацію в графічному вигляді на екрані дисплея. Після візуальної оцінки фонокардіограми курсором фіксували початок і кінець осциляцій першого тону. Запуском третьої програми виділений фоносигнал розкладався на частотний спектр, який представлявся у графічному та цифровому вигляді. У розрахунок приймалась усереднена величина з п'яти послідовних серцевих циклів. Спектральні параметри першого тону розраховувались автоматично у будь-яких частотних інтервалах як площа під огинаючою спектр кривою і виражались в умовних одиницях. Автоматично визначалась частота, на якій спостерігалась максимальна амплітуда.

Для оцінки динаміки спектральних складових у ході тону останній розділявся на три рівних по тривалості сегменти, в кожному з яких проведено спектральний аналіз.

Найбільш чутливий до інотропних впливів частотний інтервал визначався шляхом проведення трьох серій експериментів. Загальний частотний інтервал першого тону (20-200 Гц) розділявся на три піддіапазони (20-60 Гц, 60-100 Гц, 100-200 Гц) і вимірювалися процентні зміни енергії як у загальному інтервалі, так і в піддіапазонах при проведенні ізометричного навантаження до повної втоми та при стимуляції парасимпатичного впливу на міокард шляхом проведення проби Ашнера-Дан'їні у режимі спокою та ізометричного навантаження. Спектральні показники спокою при цьому служили власним контролем для кожного досліджуваного і приймались за 100 % . Навантаження на міокард здійснювалось шляхом проведення кистьової ізометричної навантажувальної проби з силою стискання динамометра в 1/3 від максимальної до повної втоми.

Для вивчення закономірностей перерозподілу енергії у спектрі при різних інотропних станах у здорових осіб проведені моделювання скоротливості засобами впливу на міокард через вегетативну нервову систему та фармакологічні проби. Негативний інотропний вплив на міокард здійснювався через парасимпатичну нервову систему методом, вказаним вище.

Фармакологічні проби проведені з допомогою селективного бета-адреноблокатора Atenolol-ratіopharm 50 та нітрогліцерину. Бета-адреноблокатор приймався всередину одноразово у дозі 50 мг. Запис фонограми проводився до прийому препарату, через 1 год. та на висоті фармакологічної дії - через 2 год. Нітрогліцерин приймався сублінгвально у дозі 0,5 мг. Запис здійснювався безпосередньо до прийому препарату і через 3 хв. після прийому.

При проведенні експериментів було використано полікардіоаналізатор ПКА 4-01, що працює в М-режимі (сканер Sіm-3000, Iталія). Дослідження проводилося в положенні "лежачи на спині". Датчик розміщувався в III-IY міжребер'ї зліва від грудини. Локацію проводили в першій стандартній позиції. При цьому на кожній ехокардіограмі вимірювались кінцево-діастолічний та кінцево-систолічний розміри порожнини лівого шлуночка та товщина його задньоЇ стінки. Ці параметри були використані для отримання таких показників скоротливості, як фракція викиду (ФВ, %), ступінь скорочення передньо-заднього розміру порожнини лівого шлуночка (% S) та швидкість циркулярного скорочення волокон міокарда (Vcf, 1/с), які розраховувалися за відомими формулами (Затикян, 1986). Використовувалась синхронна реєстрація ехокардіограм та фонокардіограм в умовах фізіологічного спокою досліджуваних та при виконанні ними ізометричної навантажувальної проби. Артеріальний тиск вимірювався за методом Короткова, підраховувалась частота серцевих скорочень по інтервалу між осциляціями перших тонів ФКГ або по частоті артеріального пульсу, розраховувався подвійний добуток (ПД, ум. од.) за формулою ПД = АТ_с х ЧСС.

Цифровий матеріал оброблений методом варіаційної статистики з використанням критерію t Стьюдента за допомогою персональної ЕОМ. В залежності від конкретних завдань дослідження були використані методи кореляційного та дисперсійного аналізу. Розбіжності між величинами, що співставлялись, вважались вірогідними, якщо Р було менше 0,05.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛIДЖЕННЯ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

серцевий тон міокард амплітудний

1. Характеристика величини та розподілу звукової енергії у спектрі першого тону у здорових осіб у стані спокою. При проведенні спектрального аналізу трьох рівних за тривалістю сегментів тону виявлено зростання загальної енергії з максимумом у центральному сегменті з наступним її зниженням. Частота з максимальною амплітудою була найвищою у центральній частині, проте не перевищувала 30-32 Гц. На протязі всього тону домінували низькочастотні складові. Найбільша енергія високочастотних складових реєструвалась у центральній частині. Очевидно, у цей період максимально вібрують атріовентрикулярні клапани. Застосування у класичній фонокардіографії високочастотних фільтрів дало, таким чином, основу для трактовки багатьма вченими основного компонента як клапанного. Враховуючи, що ФКГ історично розвинулась з аускультації і поріг слухового сприйняття більш високий для більш низьких частот, навіть сильні вібрації в діапазоні 20-50 Гц при скороченні серця суб'єктивно можуть не сприйматися.

При аналізі спектрів у режимі спокою виявлено найбільшу питому вагу звукової енергії у низькочастотному інтервалі 20-60 Гц - 56 %4,3 %

Діапазони коливань величин звукової енергії звужувались по мірі зростання частотних інтервалів. Найбільші відхилення спостерігались у низькочастотному діапазоні спектра, що, на нашу думку, в першу чергу зумовлено різною контрактильністю міокарда у різних осіб у залежності від генетично детермінованих різних типів саморегуляції системної гемодинаміки.

2. Вибір частотного інтервалу, найбільш чутливого до інотропних впливів. Проведено моделювання різних інотропних станів шляхом впливу на функціональний стан серцевого м'яза через вегетативну нервову систему. Штучне зниження контрактильності моделювалось підвищенням парасимпатичних впливів на міокард шляхом проведення проби Aшнера - Дан'їні, підвищення - шляхом стимуляції симпатичних впливів через проведення ізометричного навантаження. У стані спокою мінімальне зменшення звукової енергії спостерігалось в діапазонах 20-60 та 100-200 Гц (тaбл. 1). При проведенні ізометричної проби найбільше зростання енергії було у низькочастотному діапазоні - на 114,37,8 %. Коли на фоні навантаження проводили пробу Aшнера-Дан'їні, то ЕНЧС підвищувалася всього на 69,2 %16,8 % порівняно зі станом спокою або зменшувалася на 45,1 16,8 % порівняно зі стимуляцією лише симпатичних впливів. В інших частотних інтервалах суттєвих змін при цьому не виявлено. Негативний інотропний вплив блукаючого нерва на шлуночки є мінімальним у стані спокою (Н.Сперелакіс, 1990) і тим більший, чим більша фонова симпатична активність. Зміни ЕНЧС при проведенні цих експериментів не завжди корелювали із змінами енергії в інших частотних інтервалах.

Таким чином, найбільш точним і чутливим діапазоном до інотропних впливів є низькочастотний.

3. Взаємозв'язок між енергією низьких частот першого тону та показниками скоротливості за даними М-ехокардіографії. Наступні дослідження були спрямовані на встановлення взаємозв'язку між ЕНЧС та показниками скоротливості за даними М-ехокардіографії: фракцією викиду, ступенем скорочення передньо-заднього розміру порожнини лівого шлуночка та швидкістю циркулярного скорочення волокон міокарда. При цьому найслабший прямий кореляційний зв'язок встановлено між ЕНЧС та ФВ (r = 0,326, Р<0,05), і в порядку зростання - між ЕНЧС та % S (r = 0,354, Р<0,01), та між ЕНЧС і Vcf (r = 0,392, P<0,01). Слід зауважити, що вибрані ехокардіографічні показники скоротливості в основному характеризують контрактильність міокарда під час періоду вигнання крові і залежать від умов навантаження, а основна величина енергії першого тону припадає на період ізоволюмічного скорочення. Збільшення постнавантаження на міокард при проведенні ізометричної проби вимагає у більшій мірі збереження попереднього систолічного об'єму, ніж його збільшення. Враховуючи, що кінцевий діастолічний об'єм у здорових осіб при цьому суттєво не змінюються, значення фракції викиду залишаються такими ж, як і у стані спокою або незначно збільшуються.

Найсильніший кореляційний зв'язок між ЕНЧС та Vcf, очевидно, у більшій мірі зумовлений тим, що при підвищенні контрактильності у здорових осіб скорочуються період вигнання крові. Приріст ЕНЧС у ході збільшення постнавантаження на міокард до повної втоми в певній мірі дає можливість оцінювати контрактильний резерв серцевого м'яза конкретного індивіда.

4. Виявлення уніфікованих спектральних критеріїв скоротливості. Для пошуку уніфікованих спектральних критеріїв скоротливості вивчались закономірності перерозподілу енергії у спектрі в залежності від різних інотропних станів. Останні моделювались як фізіологічним (ізометричне навантаження до повної втоми ), так і фармакологічними способами (прийомом бета-адреноблокатора Atenolol-ratіopharm 50 та нітрогліцерину). При ізометричному навантаженні відмічені наступні зміни у розподілі енергії в спектрі: переважне зростання ЕНЧС порівняно з енергією в інших частотних діапазонах (100 % випадків); переміщення правої основи основного піка у бік більш високих частот (100 %). У 98% випадків зростала амплітуда максимальної частоти, у 30 % дрейф вершини основного піка у бік більш високих частот на 2-4 Гц. При проведенні фармакологічних проб, що викликають зниження контрактильності через вплив на нейрогенні та міогенні механізми регуляції, динаміка частотного спектра характеризувалась змінами, протилежними до тих, що спостерігались при збільшенні контрактильності, а саме: переважним зниженням ЕНЧС порівняно з динамікою в інших частотних інтервалах, переміщенням правої частини основного піка та амплітуди максимальної частоти у бік більш низьких частот.

Ці особливості перерозподілу енергії у складі тону та у низькочастотному інтервалі дали основу для виділення уніфікованих показників - відношення енергії діапазону 20-60 Гц до аналогічного за шириною діапазону 60-100 Гц (Е 20-60/60-100) та процент енергії основного піка у складі ЕНЧС (% S піка), які, на нашу думку, в меншій мірі залежать від провідникового середовища, ніж величини ЕНЧС.

Підвищення контрактильності міокарда при проведенні ізометричного навантажувального тесту досягаються посиленням симпатоадреналових впливів, і в значно меншій мірі - збільшенням ЧСС (вона зростає на 9-10 % у здорових). М'язові волокна при скороченні генерують низькі частоти. Оскільки найбільш значним джерелом вібрації є міокард, то низькочастотні хвилі, накладаючись одна на одну, створюють максимум звукової енергії у низькочастотному інтервалі. Ймовірно, що частота, на якій фіксується максимальна амплітуда, означає, що саме на цій частоті відбулася найбільша кількість співпадінь по фазі цієї частоти, тобто максимум у спектрі припадає на найбільш резонансну частоту.

Відомо, що існую певний фізіологічний асинхронізм у включенні окремих волокон у скоротливий процес (Ф.А.Бляхман та ін., 1989). Одночасне скорочення двох волокон дасть більшу результуючу силу, і чим більший зсув по фазі між початком скорочення волокон, тим результуюча сила менша. Звідси випливає, що ступінь асинхронізму при скороченні міокарда визначає швидкість зростання напруження і силу скорочення. Особливого значення фактор асинхронізму набуває при патології міокарда, коли ступінь його значно зростає. У клінічних умовах визначати його дуже важко, оскільки традиційні методи дають інтегральну оцінку скоротливості на органному рівні. При збільшенні контрактильності збільшуються швидкість скорочення у різних відділах міокарда і зменшується ступінь асинхронізму у включенні м'язових волокон у скоротливий процес. Це призводить до зменшення фазових зсувів механічних коливань, які при цьому виникають, і до збільшення резонансу. Очевидно, тому і спостерігається переважне зростання звукової енергії у діапазоні низьких частот.

5. Оцінка клінічної інформативності спектральних показників першого тону для діагностики порушення контрактильності у хворих ішемічною хворобою серця. З метою перевірки інформативності спектральних показників для діагностики обмеження контрактильного резерву при міокардіальній патології були проведені дослідження 30 хворих з клінічно діагностованою ішемічною хворобою серця зі стенокардією II та III функціональних класів. Вибираючи дану нозологію, ми виходили з тих міркувань, що крім зниження контрактильного резерву внаслідок склеротичних та дистрофічних змін у міокарді, збільшення постнавантаження буде провокувати порушення коронарного кровотоку в уражених коронарних артеріях і виключення ішемізованого регіону міокарда із скоротливого процесу.

При співставленні у стані спокою показників ЕНЧС, відношення Е 20-60/60-100, % S піка у хворих з аналогічними показниками у здорових не виявлено достовірних відмінностей (табл. 2).

Спостерігалася лише тенденція до зниження їх у групі хворих. Збільшення постнавантаження на міокард виявило достовірні відмінності у динаміці цих показників. У 73,3 % випадків у групі хворих спостерігалось зниження їх порівняно із станом спокою, у 13,3 % показники залишилися практично без змін, і в 13,3 % незначно зросли, в той час як у групі здорових спостерігався приріст у 100 % випадків.

Збереження величини ЕНЧС у межах норми в стані спокою у хворих IХС можна пояснити включенням різних механізмів компенсації внутрішньосерцевої гемодинаміки, які в умовах склеротичних і дистрофічних змін забезпечують необхідну силу скорочення. Проте при навантаженні компенсаторні резерви швидко вичерпуються і серце стає неспроможним забезпечити належний систолічний об'єм крові, що призводить до такого перерозтягнення м'язових волокон збільшеними кінцевим діастолічним об'ємом і тиском, що знижуються швидкість і сила серцевого скорочення. Очевидно, тому і знижувались у більшості хворих спектральні показники першого тону при ізометричному навантаженні.

ВИСНОВКИ

1. Метод спектральної фонокардіографії дозволяє провести реєстрацію звукових коливань міокардіального походження і віддиференціювати їх від вібрацій клапанного генезу.

2. Шляхом аналізу часової динаміки спектральних складових першого тону встановлено, що його м'язовий компонент відноситься не лише до ініціальних (початкових) вібрацій, але й домінує в основній частині тону.

3. Встановлено, що найбільш чутливим до змін скоротливості міокарда у загальному частотному діапазоні першого тону є низькочастотний інтервал 20-60 Гц, що підтверджує гіпотезу про його м'язове походження.

4. Виявлено прямий позитивний кореляційний зв'язок середньої сили між енергією низькочастотних (м'язових) вібрацій та показниками скоротливості за даними М-ехокардіографії: фракцією викиду (r = 0,326, P<0,05), ступенем скорочення передньо-заднього розміру порожнини лівого шлуночка (r = 0,354, Р<0,01) та швидкістю циркулярного скорочення волокон міокарда (r = 0,392, Р<0,01).

5.Встановлено, що чутливість показника енергії низьких частот (ЕНЧС) першого тону до змін контрактильності міокарда при проведенні ізометричного навантажувального тесту до повної втоми є значно більшою порівняно з чутливістю показників скоротливості за даними М-ехокардіографіЇ (ФВ, % S, Vcf).

6.Вироблені уніфіковані спектральні показники скоротливості, які мінімально залежать від провідникового середовища і максимально - від стану скоротливості серцевого м'яза: відношення енергії низькочастотного інтервалу 20-60 Гц до аналогічного за шириною інтервалу 60-100 Гц (Е 20-60/60-100); процентна частка енергії основного нзькочастотного піка в межах інтервалу 20-60 Гц (% S піка). 7. Співставлення динаміки спектральних показників у здорових та ухворих ішемічною хворобою серця з стенокардією II-III функціональних класів при проведенні ізометричного навантажувального тесту показало, що у групі хворих у 73,3 % випадків спектральні показники знижувались порівняно зі станом спокою, у 13,3 % вони залишились практично без змін і у 13,3 % випадків спостерігався їх незначний приріст, що свідчить про доцільність застосування методики для оцінки обмеження контрактильного резерву при міокардіальній патології.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. З метою отримання амплітудно-частотної характеристики першого тону доцільно використовувати комп'ютерний спектральний аналіз фоносигналу тону, записаного за допомогою контактного електромагнітного мікрофона з поверхні грудної клітини. Запропонована блок-схема комп'ютерної установки та програмне забезпечення з застосуванням швидкого перетворення Фур'є. Iнформативними ділянками спектра є діапазон частот 20-60 Гц та 60-100 Гц.

2. Для об'єктивної інструментальної оцінки функціонального стану міокарда доцільно визначати такі спектральні показники тону як: енергія діапазону 20-60 Гц, відношення Е 20-60/60-100, процентна частка енергії основного піка в межах діапазону 20-60 Гц (% S піка). За норми слід приймати наступні значення цих показників: 2747,8 у.о., 2,50,05 та 65,20,68. Ступінь зростання їх при проведенні ізометричного навантажувального тесту до повної втоми є мірою контрактильного резерву міокарда; зниження їх в режимі навантаження свідчить про суттєве обмеження функціонального резерву серцевого м'яза.

3. Дана методика може бути ефективно використана в спорті для оцінки адекватності тренувального режиму (зниження спектральних показників скорочення у стані спокою та збільшення приросту в режимі навантаження); як додатковий інструментальний метод для діагностики дистрофії міокарда внаслідок фізичного перенавантаження.

СПИСОК ОПУБЛIКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦIЇ

1. Фекета В.П., Ківежді К.Б., Щобак О.I., Ясенчак С.А., Райко О.Ю. Діагностика дистрофії міокарда внаслідок фізичного перенавантаження у спортсменів за даними спектральної фонокардіографії // Науковий вісник Ужгородського державного університету. - Серія "Медицина". - Ужгород, 1995. С. 81-84.

2. Щобак О.I. Нові можливості застосування спектрального аналізу першого тону серця для оцінки функції міокарда // Науковий вісник Ужгородського державного університету. - Серія "Медицина". - Ужгород, 1996. С. 286-288.

3. Щобак О.I., Бичко М.В., Раточка Я.Г., Савка Ю.I., Цяпець С.А. Моделювання впливу вегетативної нервової системи на функціональний стан міокарда за даними спектрального аналізу першого тону // Науковий вісник Ужгородського державного університету. - Серія "Медицина". - Ужгород, 1997. - С. 189-190.

4. Щобак О.I. Динаміка спектральної енергії першого тону серця у здорових осіб під дією ізометричного навантаження // Науковий вісник Ужгородського державного університету. - Серія "Медицина". - Ужгород, 1997. - С. 218-219.

5. Савка Ю.М., Цяпець С.В., Раточка Я.Г., Щобак О.I., Фекета В.П. Скоротлива функція міокарда в здорових людей в залежності від типу саморегуляції кровообігу // Науковий вісник Ужгородського університету. - Серія "Медицина".- Ужгород, 1997.- С. 144-146.

6. Савка Ю.М., Цяпець С.В., Раточка Я.Г., Щобак О.I., Фекета В.П. Методика інтегральної оцінки гемодинаміки за типами саморегуляції кровообігу // Науковий вісник Ужгородського державного університету. Серія "Медицина". - Ужгород, 1998. - С. 104-105.

АНОТАЦIЇ

Щобак О.I. Спектральні характеристики першого серцевого тону як маркер функціонального стану міокарда. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наукза спеціальністю 14.03.03 - нормальна фізіологія. - Iнститут геронтології АМН України, Київ, 1999.

Дисертацію присвячено дослідженню амплітудно-частотних характеристик першого серцевого тону з метою розробки критеріїв оцінки функціонального стану серцевого м'яза. Вперше виявлено, що найбільш чутливим частотним інтервалом у структурі тону до інотропних впливів ю низькочастотний діапазон (20-60 Гц). Встановлено, що чутливість величини енергії низьких частот до змін скоротливості при проведенні ізометричного навантажувального тесту є значно більшою порівняно з чутливістю показників скоротливості за даними М-ехокардіографії. Запропоновано доступну високочутливу методику оцінки контрактильного резерву міокарда за допомогою методу спектральної фонокардіографії. Розроблені уніфіковані спектральні показники скоротливості, що мінімально залежать від параметрів провідникового середовища. Показано високу інформативність методу СФКГ для оцінки обмеження контрактильного резерву при міокардіальній патології.

Ключові слова: перший тон серця, спектральний аналіз, ізометричне навантаження, контрактильний резерв.

Щобак А.И. Спектральные характеристики первого сердечного тона как маркер функционального состояния миокарда. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.03. - нормальная физиология. Институт геронтологии АМН Украины, Киев, 1999. Диссертация посвящена исследованию амплитудно-частотных характеристик первого сердечного тона с целью разработки критериев оценки функционального состояния сердечной мышцы.

Как известно, в составе первого сердечного тона имеется так называемый мышечный компонент. С точки зрения биофизической вибрационной гипотезы в основе миокардиальных звуков лежат асинхронные колебания мышечных волокон во время сокращения. Согласно данных последних исследований, частотный интервал 20-60 Гц является именно миокардиального происхождения. Отсюда вытекает рабочая гипотеза о том, что его параметры можно использовать для характеристики особенностей структуры сердечной мышцы в связи с сократимостью.

Вместе с тем большинство исследователей считают мышечные колебания низкоамплитудными и связывают их главным образом с инициальными вибрациями первого тона, а основную центральную часть относят к вибрациям створчатых клапанов. Однако при проведении спектрального анализа отмечено, что максимум звуковой энергии находится в низкочастотном интервале.

Целью данной работы было установление информативных критериев амплитудно-частотной характеристики первого тона, которые отображали бы инотропное состояние миокарда, и изучение возможности их использования для оценки функционального состояния сердечной мышцы в физиологических условиях, а также при миокардиальной патологии.

Для достижения этой цели решались основные задачи:

1. Разработка автоматизированной установки, которая позволяла бы получать частотный спектр первого тона, вычислять относительную звуковую энергию в любом частотном интервале в пределах исследуемого частотного диапазона.

2. Обнаружение частотного интервала, найболее чувствительного к изменениям сократимости миокарда.

3. Сопоставление величины энергии наиболее чувствительных к инотропным воздействиям низкочастотных составляющих тона с показателями сократимости по данным М-эхокардиографии для установления наличия и характера взаимосвязей между ними. 4. Установление закономерностей перераспределения звуковой энергии в частотном диапазоне тона в зависимости от инотропного состояния миокарда для выработки унифицированных спектральних показателей сокращения.

5. Оценка клинической информативности спектральных показателей первого тона для диагностики нарушения контрактильности у больных ишемической болезнью сердца.

Исследования проведены на 85 практически здоровых мужчинах возрастом от 18 до 60 лет, а также на 30 больных ИБС со стабильной стенокардией II і III функциональных классов возрастом от 40 до 60 лет. В работе использован метод спектрального анализа фонокардиограммы с помощью компьютерной техники.

Распределение энергии в частотном спектре тона изучалось в режимем покоя, во время проведения изометрической нагрузочной пробы, а также при проведении фармакологических воздействий.

В результате проведенных исследований установлено, что мышечный компонент первого тона доминирует в основной части тона; наиболее чувствительным к изменениям сократимости миокарда является низкочастотный интервал 20-60 Гц, что подтверждает гипотезу о его мышечном происхождении; обнаружено положительную корреляционную связь средней силы между энергией низкочастотных вибраций и показателями сократимости по данным М-эхокардиографии: фракцией выброса (r = 0,326, P<0,05), степенью укорочения передне-заднего размера полости левого желудочка (r = 0,354, Р<0,01) и скоростью циркулярного укорочения волокон миокарда (r = 0,392, Р<0,01). Установлено, що чувствительность показателя энергии низких частот первого тона к изменениям контрактильности миокарда при проведении изометрического нагрузочного теста является значительно большей по сравнению с чувствительностью показателей сократимости по данным М-эхокардиографии (ФВ, % S, Vcf).

Предложена доступная высокочувствительная методика оценки контрактильного резерва миокарда с помощью метода спектральной фонокардиографии. Показана высокая информативность метода для оценки ограничения контрактильного резерва при миокардиальной патологии.

Ключевые слова: первый тон сердца, спектральный анализ, изометрическая нагрузка, контрактильный резерв.

Shchobak A.I. Spectral characterіstіcs of the fіrst heart sound as a marker of the functіonal state of the myocard. - Manuscrіpt. Thesіs for scіentіfіc degree of the master of medіcіne by specіalіty 14.03.03 - normal phіsіology. - The Gerontology Instіtute of the Academy of Medіcal Scіences of Ukraіne, Kyіv, 1999.

The dіssertatіon іs dedіcated to іnvestіgatіon of the fіrst cardіal sound amplіtude-frequency characterіstіcs. The aіm of the study was to evaluate crіterіa of the cardіal muscle functіonal state. For the fіrst tіme іt has been determіned, that the low frequency range (20-60 Hz) іs the most sensіtіve to the іnotropіc іnfluences. It was estіmated, that the sensіtіlіty of the low frequency energy to the changes of contractіvіty durіng the іsometrіc load test іs essentіally greater, than the sensіtіvіty of the contractіlіty data obtaіned by M-echocardіographіc method. Hіghly sensіtіve, sіmple method for evaluatіon of contractіlіty reserve by the spectral phonocardіography has been proposed. Unіfіed spectral data of contractіlіty have been elaborated wіth mіnіmum dependence on the parameters of the conductіve medіa. Hіgh іnformatіon capabіlіty of the method for contractіlіty reserve restrіctіon evaluatіon has been shown.

Key words: fіrst heart sound, spectral analysіs, іsometrіc load test, contractіlіty reserve.

Размещено на Allbest.ru