Допплерографическая оценка функции клапанного протеза включает измерение скорости антероградного кровотока через него, определение градиента давления на клапане и расчет площади отверстия. Это позволяет, с одной стороны, выяснить, нет ли стеноза клапанного протеза, с другой - выявить обратный ток крови и установить, является ли он «нормальным» или обусловлен недостаточностью клапанного протеза либо парапротезной недостаточностью («протечкой»).

а) Скорость кровотока через клапанный протез и градиент давления:

1. «Угловая погрешность». Как всегда, при допплерографическом определении линейной скорости кровотока для получения точных результатов ультразвуковой луч должен быть по возможности параллелен направлению струи, так как если угол между ними превышает 20°, то значение кровотока может оказаться существенно заниженным. При исследовании функции клапанного протеза сердца этому обстоятельству следует уделить должное внимание, так как в зависимости от типа клапанного протеза и от того, как он ориентирован после имплантации, возможно отклонение направления струи крови от нормального, наблюдаемого при неизмененном естественном клапане. При дисфункции поворотно-дискового клапанного протеза значение этого фактора возрастает. У больных с имплантированным клапанным протезом в митральной и трикуспидальной позиции с помощью цветового допплеровского картирования, как правило, удается лоцировать входной ток крови через протез и тем самым подобрать наиболее подходящую позицию для датчика, из которой можно достичь оптимального угла между ультразвуковым лучом и направлением струи крови. В этом случае также следует избегать внесения поправки на угол и стараться найти оптимальное положение для датчика. При клапанном протезе, имплантированном в аортальную позицию, роль цветового допплеровского картирования для оптимизации угла между ультразвуковым лучом и направлением струи крови не столь значительна. Как и при аортальном стенозе, необходимо, меняя позицию датчика (апикальную, супрастернальную, правую парастернальную на различном уровне), добиться оптимального качества спектральной кривой скорости кровотока.

2. Упрощенное уравнение Бернулли. Как в случае естественных клапанов сердца, упрощенное уравнение Бернулли помогает определить по линейной скорости кровотока градиент давления на протезированном клапане. Опасения, что уравнение Бернулли в этом случае не столь правомочно, учитывая более сложные условия кровотока через механический клапанный протез и потери энергии на преодоление вязкости и инерционности клапана, в эксперименте не подтвердились. В принципе уравнение Бернулли применимо и при имплантированном механическом клапанном протезе. При этом источники погрешностей при расчетах те же, что и при естественных клапанах. Сильно упрощенная форма уравнения (ΔР = 4V²), когда линейной скоростью кровотока проксимальнее клапана можно пренебречь, применима только в том случае, если эта скорость лишь немногим больше 1 м/с. При имплантированном механическом клапанном протезе следует также учесть, что сложные условия кровотока могут привести к тому, что рассчитанный по допплеровской скорости градиент давления не будет соответствовать «чистому» перепаду давления на клапане. Это означает, что расчетный градиент не будет соответствовать измеренному градиенту давления при зондировании полостей сердца. Далее этот вопрос рассмотрен подробнее.

3. Нормальные значения. Интерпретация значений скорости кровотока и градиента давления на клапанном протезе по сравнению со значениями этих параметров при естественных клапанах сердца усложняется. Это связано с тем, что после имплантации механического клапанного протеза (случаи имплантации клапанного гомотрансплантата, аутологичного клапана и бескаркасного биологического клапанного протеза являются исключением) развивается та или иная степень обструкции кровотоку. А это значит, что после имплантации механического клапанного протеза, даже при нормальной его функции, значение скорости кровотока, а следовательно, и градиента давления, оказывается более высоким, чем при естественном клапане. Трудность в этом случае состоит в том, чтобы выяснить, соответствуют ли повышенная линейная скорость кровотока и градиент давления еще нормальной функции клапанного протеза или они отражают уже его дисфункцию. Значения нормы, очевидно, в значительной степени будут зависеть от типа клапанного протеза.

4. Большой диапазон колебаний. Современные двустворчатые и поворотно-дисковые механические клапанные протезы характеризуются более низкими значениями скорости кровотока и градиента давления, чем шаровые или каркасные биологические клапанные протезы. Кроме того, существенную роль играет также размер клапана. Из этого следует, что правильная интерпретация результатов измерения возможна лишь при знании типа и размера клапана. Таблица ниже является попыткой вывести на основании имеющихся в литературе данных значения нормы с учетом типа и размера клапанного протеза. При более близком рассмотрении видно, что эти значения, особенно для протезов малого размера, колеблются в широком диапазоне. Так, в одном исследовании для двустворчатого клапана модели St. Jude размером 19 мм максимальной скорости 2,2-4,2 м/с приводится максимальный градиент 19-71 мм рт.ст.. Причина столь широкого диапазона колебаний состоит в том, что линейная скорость и градиент давления зависят от объемной скорости потока. На рисунке ниже эта зависимость проиллюстрирована экспериментальными данными, полученными для аортальных клапанных протезов St. Jude различных размеров. Это значит, что для правильной интерпретации значений линейной скорости и градиентов давления нужно, особенно для маленьких клапанных протезов, знать не только тип и размер клапанного протеза, но и хотя бы примерную объемную скорость потока через него, т.е. сократительную функцию левого желудочка. При аортальных клапанных протезах это можно определить по линейной скорости кровотока в выносящем тракте или по размеру выносящего тракта.

В качестве параметра, который отличается меньшей зависимостью от потока крови, предложено отношение линейной скорости кровотока в выносящем тракте левого желудочка к линейной скорости струи крови на уровне клапана. Диапазон нормальных значений для этого параметра фактически меньше, но он, тем не менее, зависит от размера выносящего тракта левого желудочка. Вообще для оценки функции клапанного протеза этот параметр не рассчитывают.

Измерение линейной скорости потока и расчет по ней градиента давления для оценки функции аортального клапанного протеза имеют большее значение, чем когда протез имплантирован в митральную позицию. Для митральной позиции характерна существенная зависимость среднего градиента давления от частоты сердечных сокращений. Поэтому значения градиента давления на митральном клапанном протезе всегда приводятся с указанием ЧСС.

В принципе допплерографическую оценку функции клапанного протеза и интерпретацию полученных результатов можно значительно облегчить, если иметь для сравнения исходные данные. Поэтому необходимо стремиться выполнить ЭхоКГ в раннем послеоперационном периоде и точно измерить все необходимые параметры, чтобы использовать их в более поздние сроки для сравнения.

5. Сопоставимость значений расчетного («допплеровского») и измеряемого при катетеризации градиента давления на клапанном протезе. Как уже говорилось, экспериментальные исследования показали, что уравнение Бернулли можно использовать и для расчета градиента давления на клапанном протезе по значению скорости кровотока через него, измеренной с помощью допплеровского исследования. Полагают, что как в случае клапанного протеза, так и естественного клапана имеется тесная корреляция между градиентом, рассчитанным по скорости, которую измеряют при допплерографии, и градиентом, измеренным непосредственно при катетеризации полостей сердца. В целом ряде более ранних клинических исследований это допущение по существу подтвердилось. Так, Burstow и соавт. в группе больных, которым были имплантированы различные типы клапанных протезов в аортальную или митральную позицию, показали соответствие значений градиента давления на клапане, определенных указанными двумя методами. По данным других исследователей, например Rothbart и соавт., у больных с имплантированным шаровым клапанным протезом расчетное значение градиента давления всегда превышает значение, измеренное непосредственно при зондировании сердца.

6. Зависимость от типа клапанного протеза. В эксперименте, наконец, удалось показать, что значение градиента, рассчитываемое по «допплеровской» скорости кровотока или измеряемое при катетеризации полостей сердца с имплантированным клапанным протезом, существенно зависит от типа клапана. Если у больных с имплантированным поворотно-дисковым клапанным протезом, например Medtronic-Hall, разница в результате, получаемом указанными двумя методами, невелика и не имеет клинического значения, то при имплантированном двустворчатом или шаровом клапанном протезе эта разница весьма значительна. Причем показано, что речь в этих случаях идет не об ошибке измерения, а разном давлении. Такое объяснение особенно убедительно при двустворчатом клапане. На рисунке ниже схематически показан поток крови через двустворчатый механический клапан. В центральном канале между обеими створками за счет сжатия потока крови происходит локальное ускорение его, т.е. при прохождении крови через клапан между его двумя створками образуется зона низкого давления. Максимальная скорость кровотока через клапан, измеренная при непрерывноволновой допплерографии, соответствует именно скорости тока крови через центральную зону клапана. Рассчитанный по значению этой скорости градиент давления соответствует разнице давления между проксимальной камерой и зоной пониженного давления между двумя створками клапанного протеза. Обе створки, легко расходясь, образуют один центральный канал с идеальными условиями для восстановления давления. Расширение канала и снижение линейной скорости потока могут вновь привести к быстрому повышению давления (феномен «восстановления давления»). После прохождения через клапан, особенно когда он имплантирован в аортальную позицию, происходит дальнейшее увеличение давления.

Перепад давления на клапане (разница между давлением проксимальнее протеза и давлением на несколько сантиметров дистальнее его) по существу меньше, чем градиент давления, рассчитываемый по «допплеровской» скорости. При зондировании полостей сердца датчик давления располагают на некотором расстоянии дистальнее клапанного протеза там, где давление уже в какой-то степени восстановилось, поэтому градиент давления, рассчитанный по «допплеровской» скорости, оказывается больше градиента, измеренного с помощью зонда. Поскольку речь при этом идет о строгой линейной зависимости, следует допустить, что, зная уравнение регрессии, т.е. построив прямую регрессии, можно интерполировать «допплеровский» градиент на градиент, измеряемый при зондировании полостей сердца. Такая интерполяция правомочна лишь при нормальной функции двустворчатого клапанного протеза. В эксперименте удалось также показать, что при нарастающей блокаде одной створки разница между скоростью центральной части потока крови через клапан и средней скоростью потока снижается и по мере возрастания турбулентности давление восстанавливается в меньшей степени. При полной блокаде одной створки центральная зона пониженного давления, обусловленная локальным ускорением тока крови через клапанный протез, исчезает, и поэтому существенная разница между градиентом, рассчитанным по «допплеровской» скорости, и градиентом, измеренным при зондировании полостей сердца, уже отсутствует. Поскольку основанием для измерения градиента по «допплеровской» скорости обычно бывает оценка функции клапанного протеза, которая при исследовании остается неизвестной, то коррекция значения градиента оказывается невозможной.

7. Зависимость от размера клапанного протеза. Зависимость градиента от размера клапанного протеза особенно проявляется при относительно небольшом размере и при большой линейной скорости кровотока. Так, для аортальных клапанных протезов размером менее 19 мм расхождение между расчетным («допплеровским») и измеренным с помощью катетеризации градиентом может достигать 30 40 мм рт.ст. Для аортальных клапанных протезов больших размеров, а также для клапанных протезов, имплантированных в митральную позицию, когда и до замены клапана градиент давления был небольшим, абсолютные значения разницы между расчетным и измеренным градиентом довольно малы и не имеют клинического значения. При высоком «допплеровском» градиенте на двустворчатом клапане малых размеров в любом случае следует помнить о возможности этого феномена.

На рисунке ниже приведены результаты исследования 75-летней больной, которой был имплантирован двустворчатый механический клапан Carbomedics размером 19 мм. Значения максимального и среднего градиента давления, которые были рассчитаны по «допплеровской» скорости, составили соответственно 85 и 53 мм рт.ст., что позволило заподозрить стеноз протезированного клапана. Средний градиент давления, одновременно измеренный инвазивным методом путем транссептальной пункции, оказался равным 31 мм рт.ст. В таких случаях, когда возникает подозрение на нарушение функции клапанного протеза, следует выполнить рентгеноскопию. Речь идет по существу о дополнительном неинвазивном исследовании, которое позволяет быстро внести ясность в возникший вопрос. У рассматриваемой больной функция клапана была нормальной. Причиной высокого градиента давления была высокая скорость кровотока, обусловленная сопутствующей аортальной недостаточностью и связанным с ней увеличением наполнения левого желудочка регургитируемым объемом крови.

в) Расчет площади отверстия клапанного протеза. Поскольку, как и в случае естественных клапанов, градиент давления на клапанном протезе и линейная скорость кровотока через него зависят от потока крови, то для оценки функции клапанного протеза желательно определить площадь его отверстия. Из-за трудностей, описанных в статье «Двумерная эхокардиография», прямое эхокардиографическое определение площади отверстия клапанного протеза, как правило, оказывается невозможным. Исключение составляют клапанный гомотрансплантат, аутологичный клапан и отчасти биопротез аортального клапана, площадь отверстия которых можно определить, по крайней мере, планиметрически по изображению, полученному при ЧПЭ. Но в большинстве случаев площадь отверстия клапанного протеза определяют непрямым методом. Для этого, как и в случае естественных клапанов, используют уравнение непрерывности потока.

1. Аортальные клапанные протезы. При имплантации аортального клапанного протеза, как и при аортальном стенозе, рассчитывают объемную скорость потока крови в выносящем тракте левого желудочка и делят ее на линейную скорость тока крови через протез. Преимущество этого способа состоит в том, что, поскольку используется по существу поток крови через клапан, то площадь отверстия клапанного протеза можно определить также при недостаточности клапана.

2. Митральные клапанные протезы. При определении площади отверстия клапанного протеза, имплантированного в митральную позицию, возникает больше трудностей. Поток крови через выносящий тракт левого желудочка лишь тогда можно использовать в расчетах, если нет недостаточности ни митрального, ни аортального клапанных протезов. Прямой ток крови через митральный клапанный протез измерить с помощью традиционного допплеровского исследования невозможно. При отсутствии сброса крови или митральной недостаточности для расчета потока крови можно использовать клапан легочной артерии или трехстворчатый клапан, если нет гемодинамически значимой недостаточности этих клапанов. В качестве альтернативы предложено определять поток крови (т.е. объемную скорость) через митральный клапанный протез «PlSA-методом», основанным на концепции конвергенции проксимальной части потока, однако правомерность использования этого метода не доказана. Об использовании Т_1/2P говорится далее в соответствующих разделах.

3. Применимость уравнения непрерывности потока. В применении уравнения неразрывности струи для оценки функции механических клапанных протезов (включая определение площади отверстия) и оценки функции естественных клапанов сердца имеются существенные различия. Предпосылкой для применения этого уравнения является допущение о том, что линейная скорость потока крови через клапанный протез соответствует средней скорости через поперечное сечение его. Ранее было показано, что линейная скорость кровотока через двустворчатый и шаровой клапанные протезы, измеренная при допплерографии, соответствует максимальной скорости. В случае двустворчатого клапана это скорость центральной струи, движущейся между двумя створками; она существенно превышает среднюю скорость тока крови через отверстие клапана. При подстановке значения максимальной скорости в уравнение неразрывности струи эффективная площадь отверстия клапана получается существенно заниженной. Несмотря на указанную трудность, появилось сообщение о том, что с помощью уравнения непрерывности потока можно судить, нормально ли функционирует клапанный протез или он стенозирован, и выявить высокий градиент при одновременной клапанной недостаточности. Однако в принципе следует исходить из того, что корректное определение площади отверстия двустворчатого и шарового клапанных протезов с помощью уравнения непрерывности потока невозможно, в то время как в случае поворотно-дисковых протезов применение этого уравнения вполне допустимо.

Следует отметить, что точное определение эффективной площади отверстия клапанного протеза невозможно даже в эксперименте. Фирмами, поставляющими клапаны, указывается в основном площадь клапанного кольца, в то время как эффективную площадь отверстия определяют с помощью окклюдера, который даже в «открытом» положении в той или иной степени препятствует кровотоку. Уравнение Горлина с его константами, полученными отчасти при исследовании больных со стенозом естественных клапанов, а отчасти имеющими произвольный характер, позволяет определить площадь отверстия клапанного стеноза весьма приближенно и поэтому также не может считаться «золотым» стандартом.

г) Время полуспада градиента давления. При клапанном протезе, имплантированном в митральную позицию, для выявления стеноза клапана можно основываться также на определении времени полуспада градиента давления (Т_1/2P). Зависимость этого параметра от площади отверстия митрального клапана имеет сложный характер даже при «естественном» митральном стенозе. На эту зависимость влияют исходный градиент давления на митральном клапане, а также податливость левого предсердия и желудочка. Для ревматического митрального стеноза выведена простая эмпирическая формула S_MK = 220/Т_1/2P, позволяющая рассчитать площадь отверстия митрального клапана. Эта формула для расчета площади отверстия клапанного протеза в митральной позиции недостаточно корректна, а если Т_1/2P укорочено и равно примерно 100 мс, как при нормально функционирующем клапане, то эта формула, скорее всего, неприменима. При имплантированном клапанном протезе лучше ориентироваться по самому Т_1/2P, а не пересчитывать его в площадь отверстия клапана. Нормальные значения этого параметра приведены в таблице ниже. Но и в этом случае при определении размера для данного типа клапанного протеза трудно интерпретировать результаты измерений, так как диапазон нормальных значений слишком широк. Тем не менее значение данного параметра при оценке функции клапанного протеза существенно возрастает, если его используют в динамике, когда есть возможность сравнения с исходными данными. Поэтому определение Т_1/2P должно стать частью рутинного обследования больного. Особенно ценно рассмотрение Т_1/2P в сочетании с градиентом давления. Это позволяет отдифференцировать увеличение градиента давления, связанное со стенозом клапанного протеза, от увеличения градиента давления, обусловленного регургитацией крови через клапан, так как в последнем случае Т_1/2P остается неизменным.

д) Недостаточность клапанных протезов:

1. «Нормальная» недостаточность. Клапанные гомотрансплантаты, аутологичный клапан и биологические клапанные протезы в норме не должны обнаруживать признаков клапанной недостаточности. Однако механические клапанные протезы в зависимости от типа характеризуются той или иной степенью обратного заброса крови. Этот заброс крови, в принципе, можно выявить при цветовом допплеровском картировании, но поскольку он незначительный и длится совсем недолго, то ошибочная интерпретация его как патологической регургитации практически невозможна, если нет отчетливой струи регургитации. Помимо этой незначительной регургитации, в поворотно-дисковых и двустворчатых клапанных протезах, как уже говорилось ранее, при захлопывании запирающего элемента возможна непродолжительная регургитация, не влияющая на гемодинамику. Хотя речь идет о весьма небольшом количестве забрасываемой обратно крови (3-6 мл при каждом сокращении сердца), при допплеровском исследовании ее удается выявить. По данным литературы, частота выявления такой регургитации при трансторакальной ЭхоКГ относительно низкая и колеблется в пределах 0-38% [при традиционном допплеровском исследовании] и 0-6% [при цветовом допплеровском картировании]. При исследовании современными ультразвуковыми аппаратами выявление «нормальной» струи регургитации зависит в основном от позиции имплантированного клапанного протеза.

2. Трансторакальная и чреспищеводная эхокардиография. «Нормальную» недостаточность клапанного протеза при имплантации его в аортальную позицию удается выявить довольно часто даже при трансторакальном исследовании, в то время как при имплантации в митральную позицию выявить слабую струю регургитации в левом предсердии из-за тени, отбрасываемой клапаном, при трансторакальном допплеровском исследовании, как правило, бывает невозможно. Однако при чреспищеводном исследовании эту струю удается выявить практически в 100% случаев. Иначе обстоит дело при исследовании клапана, имплантированного в аортальную позицию. В этом случае из-за отбрасываемой акустической тени «нормальную» регургитацию при чреспищеводном исследовании можно выявить лишь в 0-44% случаев.

3. Дифференциальная диагностика «нормальной» и патологической недостаточности клапанного протеза. Важно уметь распознать «нормальную» струю регургитации, чтобы избежать ошибочной диагностики дисфункции клапанного протеза. Для того чтобы дифференцировать «нормальную» недостаточность клапанного протеза от патологической, важно знать особенности струи регургитации, характерной для того или иного типа клапанного протеза, подробно описанные в разделе «Методологические основы исследования клапанных протезов». Наряду с формой струи регургитации диагностическое значение имеет также распределение скоростей. Струя регургитации при «нормальной» недостаточности клапанного протеза имеет обычно высокую скорость, и феномен искажения обнаруживается вблизи клапана. Исключение составляют клапанные протезы Medtronic-Hall, у которых скорость центральной части струи больше, поэтому участок струи соответствующий пределу Найквиста, отстоит от клапана относительно далеко. Кроме того, диагностическое значение имеет уточнение причины регургитации. Прежде всего, следует выяснить, нет ли парапротезной недостаточности. В этом случае струя регургитации локализуется за клапанным кольцом, бывает эксцентричной и часто имеет полулунную форму.

4. Патологическая трансвальвулярная недостаточность. Патологическая трансвальвулярная недостаточность после имплантации клапанного гомотрансплантата и биологических клапанных протезов отмечается значительно чаще, чем при применении механических клапанных протезов. Причиной ее бывает либо разрыв створки клапанного протеза, либо отрыв ее от клапанного каркаса (в этих случаях недостаточность развивается остро), либо уплотнение и сморщивание клапана в результате хронических дегенеративных изменений.

При имплантации механических клапанных протезов возможно образование тромбов, которые могут не только нарушить открытие запирающего элемента клапана и тем самым вызвать стеноз, но также стать причиной неполного захлопывания запирающего элемента, вызывая недостаточность клапанного протеза; в этом случае отмечается значительная эксцентричность струи регургитации.

5. Патологическая парапротезная недостаточность. Дифференциальная диагностика парапротезной недостаточности и недостаточности самого клапанного протеза требует отчасти более высокого разрешения, чем разрешение, которое возможно при трансторакальном исследовании. Чреспищеводная ЭхоКГ дает такое разрешение, но, как правило, если струя течет за клапанным кольцом. Чтобы повысить диагностическую ценность исследования для кардиохирурга и детализировать локализацию парапротезной недостаточности, митральное клапанное кольцо делят условно на четыре квадранта. Медиальной считается струя, которая при исследовании из апикальной четырехкамерной позиции локализуется в области межпредсердной перегородки, передней -струя, возникающая вблизи корня аорты, латеральной - в области свободной стенки предсердия при исследовании из апикальной пятикамерной позиции и, наконец, задней - в области свободной стенки предсердия при исследовании в плоскости четырех камер сердца.

6. Особенности количественной оценки недостаточности клапанных протезов. В принципе в диагностике недостаточности клапанных протезов можно руководствоваться теми же параметрами, что и при недостаточности естественных клапанов сердца. Однако следует учесть ряд особенностей:

- Акустическая тень. Существенные трудности возникают из-за отбрасывания клапанным протезом акустической тени, о которой уже не раз упоминалось ранее, особенно если имплантирован механический клапан и в меньшей степени каркасный биологический клапанный протез. При трансторакальной ЭхоКГ это значительно затрудняет визуализацию струи регургитации через клапанный протез, имплантированный в митральную позицию, а при расположении клапанного протеза в аортальной позиции затрудняется визуализация конвергенции струи.

- Резко выраженная эксцентричность струи регургитации. При недостаточности клапанного протеза в большинстве случаев струя регургитации бывает эксцентричной. Если струя регургитации сильно отклоняется, то оценка степени недостаточности клапанного протеза может оказаться существенно заниженной. Это связано с переносом момента струи на стенку сердца, в которую бьет струя или вдоль которой она течет или «разбрызгивается».

- Кровоток по легочным венам. При учете особенностей кровотока по легочным венам для количественной оценки недостаточности митрального клапанного протеза следует учесть, что кровоток по ним подвержен влиянию самого клапанного протеза. Даже при отсутствии недостаточности клапанного протеза антероградный кровоток по легочным венам в левое предсердие существенно меньше, чем у пациентов с естественным митральным клапаном. Как и в случае естественного клапана, на кровоток по легочным венам влияют не только степень митральной недостаточности (уменьшение систолического антероградного и тем самым ретроградного систолического кровотока), но и функция левого желудочка, величина постнагрузки, ритм сердца, податливость предсердия и другие факторы.

- Увеличение скорости антероградного кровотока. О влиянии недостаточности клапанного протеза на гемодинамику можно судить по увеличению антероградного кровотока через протез, обусловленному увеличением объема регургитации. Этот признак имеет диагностическую ценность тогда, когда используется в сравнении с исходными данными. При клапанном протезе, имплантированном в митральную позицию, увеличение кровотока через него происходит при неизменном T_1/2P и площади отверстия клапанного протеза.

В таблице ниже перечислены наиболее важные параметры, по которым клапанные протезы отличаются от естественных клапанов.

- Также рекомендуем "Значение чреспищеводной ЭхоКГ в оценке протезированного клапана сердца"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 6.1.2020