Кардіологічні "знахідки" у асимптоматичних доношених новонароджених дітей

Клінічне обстеження, незважаючи на наявність численних інструментальних методів діагностики, є основним у виявленні патології серця у новонароджених дітей. Однак, клінічний скринінг виявляє далеко не всі вроджені вади серця, чутливість оцінки серцевих шумів у діагностиці вроджених вад складає до 88% у випадку, коли реєструються гучні, пансистолічні, діастолічні або безперервні шуми [1,2,3].

До третини новонароджених дітей у перші дні життя можуть мати серцеві шуми, але менш ніж 1% із них мають вроджену ваду серця. Згідно інших даних, кардіологічні симптоми можуть виявлятись у 10% тих дітей, які мали серцеві шуми в ранньому неонатальному періоді [4,5,6]. Більшість цих шумів виникають внаслідок турбулентних потоків при гемодинамічних змінах, характерних для перехідної циркуляції і спонтанно зникають. Такі шуми вважають "фізіологічними". І навпаки, шум може бути єдиним серйозним проявом вродженої вади серця. Виявлення шуму носить досить суб'єктивний характер і залежить від майстерності та досвіду експерта. Серцевий шум характеризується відношенням до серцевого циклу, місцем вислуховування, формою, якістю, висотою, інтенсивністю. Задача неонатолога - не тільки зареєструвати, а й оцінити шум [2].

Більша частина фізіологічних шумів є вторинними при стенозі гілок легеневої артерії, трикуспідальній регургітації та відкритій артеріальній протоці (ВАП) [7].

У доношених новонароджених дітей в фізіологічних умовах функціональне закриття артеріальної протоки відбувається незабаром після народження, однак різні патологічні ситуації потенційно можуть призвести до затримки закриття протоки, провокуючи нестабільність стану дитини внаслідок шунтування крові з аорти в легеневу артерію, посилення легеневого кровотоку, і, потенційно, застійної серцевої недостатності. ВАП розглядається як можлива причина дихальних розладів, апное, внутрішньошлуночкових крововиливів. На відміну від недоношених новонароджених, клінічна значимість ВАП у доношених дітей мало вивчена. ВАП протягом 48 годин життя діагностується у 62% новонароджених дітей, які перенесли асфіксію при народженні. ВАП, особливо середніх та великих розмірів, є додатковим фактором, який викликає міокардіальну дисфункцію та легеневу гіпертензію. ВАП у доношених немовлят, який зберігається після першого тижня життя, асоціюється з вродженою вадою серця [8-10].

Серед всіх методів діагностики, які використовуються для діагностики ВАП, "золотим стандартом" є двомірна ехокадіографія із кольоровою допплерометрією [11, 12]. Однак, вона не завжди є доступною, особливо у країнах із обмеженними можливостями. Окрім того, одне ультразвукове дослідження може дати лише тимчасову інформацію про гемодинамічний статус, який постійно змінюється протягом перехідного періоду. У ВАП є певні аускультативні особливості, але вона може й не мати будь-яких аускультативних проявів (у 11%). Це група так званих німих, або "тихих" протоків [13]. Суттєво розширяє можливості аускультації у діагностиці структурних аномалій серця використання електронного стетоскопу, з одночасним цифровим записом серцевих звуків та їх аналізом [14,15].

Тож, метою роботи було вивчення структури ехокардіографічних симптомів у клінічно здорових доношених новонароджених дітей в співставленні з даними електронної аускультації.

Матеріали і методи

На першому етапі роботи було проведено клініко- эхокардіографічне обстеження 195 здорових доношених дітей, у яких пренатально не було виявлено будь- яких структурних аномалій серця та великих судин. Не визначалися будь-які патологічні зміни при традиційній щоденній аускультації серця після народження.

За ваговою категорією новонароджені розподілилися наступним чином: 2000-2499 г - 4 дитини (2%), 2500-2999 г - 34 (17,4%), 3000-3499 г - 73 (37,4%), 3500-3999 г - 61 (31,2%), 4000 г та більше - 23 (11,8%).

Протягом перших 5-ти діб життя була проведена допплерехокардіографія. В перші 24 години життя були обстежені 25 дітей (12,8%), в 24-48 годин - 90 (46,2%), в 48-72 годин - 55 (28,2%), після 72 годин - 25 дітей (12,8%). Більшість дітей були обстежені в 24-72 години життя (73,4 %). Доплерехокардіографія виконувалась ультразвуковим сканером Z.ONE.Ultra фірми ZONARE за уніфікованою методикою. Разом проводилася диференційована пульсоксиметрія пульсоксиметром UTAS OXY200.

Параллельно проводилася електронна аускультація серця та запис серцевих звуків. Процедура здійснювалася під час сну, або за умови відсутності крику та підвищеної рухливості дитини Для запису аудіо- грам використовувався цифровий стетоскоп Thinklabs Model ds32а+ у режимі підсилення звуку та звуженого сектора вислуховування, із акустичним контролем через навушники стетоскопу. Запис звуку здійснювався на цифровий диктофон Sony-ICD-UX71. Аускультація проводилась у 5 стандартних точках. Тривалість запису у кожній точці становила біля 5 секунд для отримання біля 10 серцевих циклів.

Аналіз отриманих фонокардіограм здійснювався за допомогою комп'ютерної програми "Hearttone-D" і складався із декількох етапів [16]. Перший етап - виділення стабільних фрагментів в точках запису. Фрагменти мають включати не менше 5-6-ти серцевих циклів, вибір серцевих циклів відбувається автоматично (можливий аналіз і одного-двох серцевих циклів). Другий етап - автоматичне виявлення тонів серця у фрагментах. Третій етап - розрахунок і оцінка параметрів серцевих тонів після їх ідентифікації. Для аналізу тонів здійснювався пошук точок максимуму, мінімуму, перетину нульового рівня й точок перелому (рис. 1) й виділялись: ширина I тону (s1_width); енергія I тону (s1_energy); середні значення всіх максимумів I тону (s1_a_max), мінімумів I тону (s1_a_min); максимальне по модулю значення I тону та його положення (s1_max_a, s1_max_t); асиметрія положення максимуму відносно ширини I тону (s1_skewnes); кількість переломів, максимумів, мінімумів, нулів I тону (s1_n_broken, s1_n_max, s1_n_min, s1_n_zero); середні значення відстані між максимуми, мінімумами, нулями I тону (s1_mean_dt_max, s1_mean_dt_min, s1_mean_dt_zero); середньоквадратичне відхилення відстані між максимами, мінімумами, нулями I тону (s1_std_dt_max, s1_std_dt_min, s1_std_dt_zero). Такі ж параметри виділялись для другого тону - s2.

Рис 1. Особливі точки аналізу фонокардіограми тону серця: кружки - нулі, ромби - переломи, трикутник вгору - максимум, трикутник вниз - мінімум

Для аналізу наявності чи відсутності шуму між тонами проміжок між тонами поділено на чотири рівних фрагменти з визначенням певних параметрів окремо на кожному. Позначення проміжку між першим і другим тонами - ті, між другим і першим - т 2. Використовувалися такі параметри, як ширина проміжку: m1_width; m2_width; сумарна зважена енергія на проміжку ті_епе^, т 2_епе^; сумарна зважена енергія на фрагментах ті_еп_1/4, т 2_еп_1/4, ті_еп_ 2/4, т 2_еп_ 2/4, ті_еп_ 3/4, т 2_еп_ 3/4, ті_еп _4/4, т 2_ еп _4/4; кількість нулів m1_n_zero, m2_n_zero; частота нулів m1_frq_zero частота, m2_frq_zero; середні значення модуля амплітуд ті_теап, т 2_теап, ті_ теап_1/4, т 2_теап_1/4, ті_теап_2/4, т 2_теап_2/4, ті_теап_3/4т, 2_теап_3/4, ті_теап 4/4, т 2_теап 4/4. Огинаюча модуля амплітуд апроксимується квадратичним поліномом оцінюючи внесок константи т 1_а 0, т 2_а 0; прямої т 1_а 1,т 2_а 1; параболи т 1_а 2, т 2_а 2 (рис.2).

Результати і їх обговорення

До моменту виписки із пологового будинку діти мали задовільний клінічний стан. При рутинному клінічному обстеженні не виявлялись будь-які ознаки ге- модинамічних порушень.

Показники пульсоксиметрії новонарожених знаходилися у межах 96-99%. При проведенні допплерє- хографічного дослідження у всіх дітей було виявлене функціоюче овальне вікно. Розмір потоку становив: < 2,5 мм - у 41 дитини (21,2%), < 3 мм - у 97 (50,2%), <3,5 мм - у 38 (19,6%), <4 мм - у 16 (8,2%), більше 4 мм - у 1 (0,52%).

Рис.1. Параметри фонокардіограми проміжку між тонами (1 - аудіогорама, 2 - середня енергія, 3-парабола модуля огинаючої, 4 - середня амплітуда, 5 - середня амплітуда в четвертях, 6 - середнєвадратичне відхилення модуля амплітуд)

Серед усіх обстежених дітей виявлено 5 дітей (2,6%) із дефектами міжшлуночкової перетинки малих розмірів, у однієї із них функціонувала артеріальна протока (дитина була обстежена на 12 годині життя). Не виявлялись достовірні ознаки прискорення кровотоку трикуспідального та пульмонального клапанів, дилятації правих відділів серця в порівнянні з віковими нормативами.

Ознаки ВАП протягом періоду спостереження виявлялись у 54 (27,6%) новонароджених: на першу добу у 16 (68%) новонароджених цього віку, на другу добу

- у 23 (25,5%), третю - 9 (16,9%), після третьої доби

- 5 (20%) у 2 із яких протока продовжувала функціонувати після 6 місяця життя. Відмічається відсутність достовірної відмінності частоти виявлення ВАП на другу-третю добу (р>0,05, підрахунок критерію Фі- шера). Функціонуюча артеріальна протока на момент обстеження за доплерехокардіографічними ознаками характеризувалась як гемодинамічно незначуща.

Зважаючи на представлені дані, а саме частоту виявлення ВАП, наступним етапом роботи було дослідження діагностичної значущості комп'ютерного аналізу серцевих звуків у цих пацієнтів. Для комп'ютерного аналізу було відібрано 27 фонокардіограм новонароджених дітей із ВАП та 28 фонокардіограм новонароджених, у яких артеріальна протока на момент дослідження не функціонувала. Критерій включення - розміри функціонуючого овального вікна 2,5-3,0 мм, відсутність будь-яких структурних аномалій серця, якість запису фонокардіограм (відсутність сторонніх звуків).

Статистична обробка даних проводилась шляхом визначення відмінностей параметрів із застосуванням двовибіркового t критерію Стьюдента після попередньої перевірки нормальності розподілу. У таблиці 1 показано різницю у значеннях параметрів для групи без ВАП та із ВАП та відповідні значення t критерію.

В цілому спостерігається досить складна картина відмінностей, статистично значимими різниці спостерігаються в амплітудах тонів, амплітудах проміжків та ширині другого проміжку. З метою клінічної інтерпретації отриманих даних параметрів фонокардіограм було застосовано класифікацію методом опорних векторів (support vector machines, SVM). Для налаштування методу опорних векторів використано методи машинного навчання пакету scikit-learn. При виборі параметрів для класифікації орієнтувалися на максимальне значення критерію Стьюдента. Тому були обрані параметри серцевих звуків у другій точці вислухування. Це параметри I і II тону - s1_max_a (максимальна амплітуда I тону), s2_a_min (середнє значення II тону), параметри проміжків між тонами m1_mean (середній модуль амплітуди на першому проміжку), m2_mean 4/4 (середній модуль амплітуди в останній четверті другого проміжку), m2_width (ширина другого проміжку). Навчання алгоритму відбувалося на навчальній вибірці, яка включала 128 періодів серцевих звуків у другій точці без ВАП і 138 періодів з ВАП. Для оцінки характеристик точності методу застосовано дев'ятикратну перевірку перехресним методом з випадковим поділом вибірки на 20 кластерів. В підсумку отримано SVC класифікатор з наступними статистичними характеристиками: точність (accuracy: АСС) 87,9% с=1,1%, чутливість (sensitivity or true positive rate: TPR) 83,3% с=1,6%, специфічність (specificity or true negative rate:TNR) 91,0% c=1,3%.

Таблиця 1

Різниця між середніми значеннями параметрів (Дт) фонокардіограми новонароджених без ВАП і з ВАП та значення 1 критерія Стьюдента

Примітка. Статистично значимі різниці між параметрами у точках вислухування виділені: кольором - значення t критерія Стьюдента, де ймовірність помилки першого роду менша за 0,05; жирним шрифтом - значення, де ймовірність помилки другого роду менша за 0,001.

Висновки