а) Струя регургитации и ее площадь. Струя крови, регургитирующая с высокой скоростью в предсердие через атриовентрикулярное отверстие при недостаточности митрального клапана, вначале носит ламинарный характер (ламинарное ядро). Усилия сдвига на границе между струей, регургитирующей в предсердие с высокой скоростью, и окружающей «застойной» кровью вызывают турбулентные завихрения, которые проникают в струю и нарушают ламинарный ток в ее центральной части. В результате она на определенном расстоянии от митрального отверстия оказывается полностью турбулентной, и ее диаметр в 6 раз превышает диаметр на уровне отверстия. Поскольку турбулентная струя в немалой степени состоит из крови уже находящейся в предсердии и как бы «увлекающейся» в струю регургитации, то объем турбулентной струи не равен объему струи регургитации (закон сохранения масс не применим). Рассчитанная планиметрически площадь профильного сечения турбулентной струи лишь весьма умеренно коррелирует с площадью профильного сечения струи регургитации.
Объем струи наиболее адекватно можно выразить через импульс - величину, равную произведению массы на скорость. Импульс струи соответствует величине «турбулентного повреждения», которое причиняет регургитация в поле ламинарного потока предсердия.
Схематическое изображение турбулентной струи. Конвергенция потока проксимальнее суженного отверстия (митральный стеноз или митральная недостаточность). Вследствие инерции линии потока через клапан конвергируют еще какое-то время. Поэтому минимальная площадь поперечного сечения струи находится на уровне «vena contracta», которая представляет собой эффективную гемодинамическую площадь отверстия (OFeff), меньше, чем анатомическое отверстие клапана (OFanat). Отношение эффективной площади отверстия клапана к анатомической называют коэффициентом контракции. Проксимальный диаметр струи D на уровне «vena contracta» всегда меньше, чем диаметр анатомического отверстия клапана. Струя регургитации, втекающая с большой скоростью в предсердие, сначала ламинарная (ламинарное ядро). Усилия сдвига, возникающие на границе между струей и кровью, находящейся в предсердии, вызывают турбулентные завихрения, которые размывают струю, нарушая ее ламинарность, так что на расстоянии, в 6 раз превышающем диаметр отверстия регургитации, струя становится полностью турбулентной.
1. Скорость потока крови. Величина «турбулентного повреждения» (а именно площадь профильного сечения струи) зависит не только от объема регургитации, но и от скорости струи регургитации подобно тому, как величина вмятины, которая образуется при падении шарообразного тела на капот автомобиля, зависит не только от массы этого тела, но и от высоты его падения (скорости падения). Импульс струи на всем ее протяжении остается неизменным на любом сечении (применим закон сохранения импульса). Площадь профильного сечения струи регургитации (Jet-S) пропорциональна импульсу струи (объемная скорость регургитации Q • линейная скорость струи V):
Jet-S ∼ Q • V
Поскольку Q равна произведению площади отверстия несостоятельного митрального клапана, т.е. поперечного сечения струи регургитации (Sрегургитации), на линейную скорость струи (V), то площадь профильного сечения струи регургитации Jet-S можно найти также по формуле:
Jet-S∼Sрегургитации × V2,
где V2 в соответствии с уравнением Бернулли пропорциональна градиенту давления АР.
Поскольку площадь профильного сечения струи зависит от квадрата ее скорости, то высокая скорость (при высоком градиенте давления на митральном клапане) при одинаковой объемной скорости регургитации обусловливает большую площадь профильного сечения струи, чем низкая (при низком градиенте давления на клапане). Поэтому у больных с примерно одинаковой степенью митральной недостаточности и повышенным давлением в левом желудочке (например, связанным с сопутствующей артериальной гипертензией, аортальным стенозом и гипертрофической обструктивной кардиомиопатией) площадь профильного сечения струи регургитации может оказаться больше, чем у больных с нормальным давлением в левом желудочке.
2. Пристеночная адгезия струи. Еще одним гидродинамическим фактором, влияющим на размер струи регургитации, является эффект Коанды, или пристеночной адгезии. Суть его в том, что между струей крови, забрасываемой в предсердие, и стенкой предсердия образуется зона пониженного давления, которая вызывает отклонение струи к стенке и изменение ее пространственной конфигурации: струя часто течет практически вдоль стенки, что уменьшает ее размер в вертикальном направлении (при сканировании сердца из апикальной позиции). В горизонтальном направлении (при сканировании сердца из парастернальной позиции) размер струи умеренно возрастает. С помощью ЭхоКГ выявить такое увеличение трудно, так как струя регургитации следует соответственно изгибу стенки предсердия, а плоскость сканирования датчика прямая.
При сопоставимом объеме регургитации максимальная площадь профильного сечения пристеночной струи по сравнению с таковой центральной струи в среднем на 40% меньше. Поэтому при оценке степени митральной недостаточности следует учитывать, насколько эксцентрична струя.
3. Настройка эхокардиографа. Еще одной трудностью при оценке размера струи регургитации является зависимость от настройки эхокардиографа, в частности от степени акустического усиления и частоты датчика.
Изменение площади расширяющейся струи регургитации при прохождении ее в непосредственной близости от стенки предсердия (эффект Коанды) in vitro.
Видео. Резко выраженная эксцентричность струи (пристеночной) регургитации, которую трудно визуализировать. Протяженная зона конвергенции проксимальной части струи без смещения от нулевой линии говорит о тяжелой митральной недостаточности.
Видео. Резко выраженная эксцентричность струи (пристеночной) регургитации, которую трудно визуализировать. Протяженная зона конвергенции проксимальной части струи без смещения от нулевой линии говорит о тяжелой митральной недостаточности (тот же больной, что и на видео выше).
Видео. Резко выраженная эксцентричность струи (пристеночной) регургитации, которую трудно визуализировать. Протяженная зона конвергенции проксимальной части струи без смещения от нулевой линии говорит о тяжелой митральной недостаточности (тот же больной, что и на видео выше).
Видео. Резко выраженная эксцентричность струи (пристеночной) регургитации, которую трудно визуализировать. Протяженная зона конвергенции проксимальной части струи без смещения от нулевой линии говорит о тяжелой митральной недостаточности (тот же больной, что и на видео выше).
Измерение диаметра струи в проксимальном ее отделе (ЧПЭ). Слева приведено цветовое допплеровское изображение кровотока при митральной недостаточности I степени (по данным ангиографии) (диаметр проксимальной части струи 0,3 см). Справа - цветовое допплеровское изображение кровотока при митральной недостаточности III степени: струя эксцентрична, но не «стелется» по стенке предсердия, диаметр ее в проксимальной части составляет 0,7 см.
Измерение проксимального радиуса конвергирующего потока (ЧПЭ). Пример пациента с митральной недостаточностью IV степени, подтвержденной ангиографически. При скорости Найквиста 36 см/с радиус конвергирующего потока составил 1 см. Соответственно, максимальный поток регургитации был равен 1,0 см3/с.
При достаточном отдалении от клапанного отверстия полусферические слои вытягиваются, поэтому при определении их площади по формуле полусферы на основании осевого радиуса значения получаются завышенными (1). В непосредственной близости от отверстия полусферические слои сплющены, поэтому значение площади получается заниженным (3).
Схематическое изображение потока регургитации Q (объемная скорость) и линейной скорости потока V при трех различных формах струи регургитации. Максимальная скорость кровотока (А) в начале систолы, максимальная среднесистолическая скорость В и максимальная скорость кровотока в конце систолы С. Qmax - максимальный поток регургитации, Vmax - максимальная линейная скорость кровотока, определенная путем непрерывноволновой допплерографии. Среднюю площадь регургитационного отверстия (Sрегургитации) можно приближенно рассчитать путем деления интеграла объемной скорости на интеграл линейной скорости (во всех трех представленных случаях они идентичны). Поскольку Q и V интегрируются по одному и тому же времени, то его сокращают. Поэтому во всех трех случаях ROF, представляющее собой отношение Qmax/Vmax, является корректным, несмотря на то что Q и V измерены в разные моменты времени (А и С).
б) Диаметр проксимальной части струи регургитации. Поскольку линии кровотока дистальнее отверстия несостоятельного клапана на небольшом протяжении продолжают конвергировать, то минимальный диаметр струи достигается сразу после выхода ее из отверстия несостоятельного клапана в зоне, известной как «сжатая вена» (vena contracta). Этот проксимальный диаметр несколько меньше диаметра, соответствующего отверстию клапана (изменения гемодинамики подчиняются тем же принципам, что и при стенозе митрального клапана), и существенно не зависит от градиента давления на клапане. Особенно точно его можно измерить при ЧПЭ в области «горловины» струи между зоной конвергенции проксимальной части потока и дистальной областью турбуленции. Измерять следует по возможности меньший диаметр (обычно при исследовании вдоль длинной оси сердца или в позиции четырехкамерного сердца), а не больший (при сканировании в двухкамерной позиции). Ошибка при измерении (завышенное значение) тем больше, чем меньше разрешающая способность цветового допплеровского аппарата.
в) Метод, основанный на конвергенции проксимальной части потока. Принцип данного метода был изложен в разделе «Количественная оценка степени митрального стеноза». В отличие от митрального стеноза, в данном случае осуществляют коррекцию угла наклона.
Qmax = 2πr2 × Valias (формула для полусферических слоев).
Из-за уплощения изокинетических полусферических слоев вблизи отверстия несостоятельного митрального клапана и связанной с этим возможности заниженной оценки площади поверхности (которая рассчитывается по формуле площади полусферы), а также увеличения измеряемого радиуса конвергирующего потока предел Найквиста смещается в сторону низких скоростей. С другой стороны, возможность смешения с кровью выносящего тракта левого желудочка вследствие вытягивания полусферических слоев при отдалении от отверстия несостоятельного клапана либо приближения к свободной стенке («молотящая» задняя створка митрального клапана) или выносящему тракту левого желудочка («молотящая» передняя створка митрального клапана) может стать причиной заниженного значения Qmax. Поэтому этот предел выбирают не слишком низким. С учетом особенностей геометрии струи используются в основном скорости в диапазоне между 24 и 58 см/с. Применение высокочастотного фильтра для подавления шума от колебаний стенок теоретически может привести к тому, что фактическая скорость при данном пределе Найквиста окажется заниженной. На практике избегание завышенной оценки на основе описанных геометрических факторов более важно. Метод не зависит от выбранного усиления и значения градиента давления на митральном клапане.
2. Площадь поперечного сечения струи регургитации. Разделив объемную скорость регургитации на линейную скорость струи, получают площадь поперечного сечения струи на уровне отверстия несостоятельного клапана. Поскольку этот параметр во время систолы меняется, следует использовать усредненное значение мгновенной площади поперечного сечения на протяжении всего периода регургитации. В качестве приближения можно, как при использовании формулы Горлина, разделить интеграл объемной скорости на интеграл линейной скорости струи регургитации. Поскольку для интегрирования объемной и линейной скорости регургитации используют одно и то же время регургитации, которое вследствие этого укорочено, отношение Qmax/Vmax (Vmax - максимальная скорость потока при непрерывноволновой допплерографии) довольно точно соответствует средней площади поперечного сечения струи регургитации Sрегургитации даже если Qmax и Vmax достигаются неодновременно. Умножив Snc на интеграл линейной скорости струи регургитации, измеренной с помощью непрерывноволновой допплерографии, получим значение объема регургитации.
в) Традиционное допплеровское исследование. Объем и фракция регургитации. По разнице между митральным и аортальным ударным объемом, если нет аортальной недостаточности или дефекта межжелудочковой перегородки, можно определить ударный объем регургитации. Аортальный ударный объем определяют как произведение площади поперечного сечения выносящего тракта левого желудочка на интеграл линейной скорости струи крови по времени. Митральный ударный объем определяют путем умножения площади митрального кольца на определенный на этом уровне интеграл скорости по времени. Площадь митрального кольца рассчитывают по длине двух взаимно-перпендикулярных полуосей открытого митрального клапана (по формуле эллипса: a× b× π/4). Разделив объем регургитации на ударный объем митрального клапана, получим фракцию регургитации, деление объема регургитации на интеграл максимальной линейной скорости по времени (определяемой с помощью непрерывноволновой допплерографии) позволяет получить площадь поперечного сечения струи регургитации на уровне митрального клапана.
Во избежание завышенных значений при измерении допплеровского сигнала от митрального кольца рекомендуется использовать модальный, а не внешний контур скоростей. Необходимость определения площади митрального кольца и выполнения длинной цепи измерений и расчетов (и связанный с этим рост погрешности) являются слабой стороной данного метода.
г) Непрерывноволновая допплерография. Интенсивность сигнала от отверстия несостоятельного клапана при непрерывноволновой допплерографии коррелирует (если он параллелен направлению струи) с количеством частиц в потоке, отражающих эхо-сигналы (в частности, эритроцитов), и тем самым со степенью митральной недостаточности. Высокая интенсивность сигнала типична для тяжелой митральной недостаточности. Надежная количественная оценка с помощью данного метода на практике невозможна.
д) Кровоток по легочным венам:
1. Фазы. Кровоток по легочным венам при синусовом ритме состоит из трех фаз:
- систолического прямого кровотока (S), который соответствует наполнению предсердия;
- диастолического прямого кровотока (D) при открытом митральном клапане. Предсердие в этом случае играет роль кондуита («трубопровода»);
- ретроградной A-волны (АR), обусловленной непродолжительным и небольшим обратным кровотоком, вызванным сокращением предсердия.
При низком (нормальном) давлении в предсердии отличить раннее наполнение предсердия в результате релаксации от позднего, связанного с опущением митрального кольца, можно по зазубрине, обозначаемой как S-волна. При повышении давления в предсердии (V-волна) отношение S/D снижается и может достичь отрицательных значений, если появляется систолический реверсивный (обратный) кровоток.
2. Хроническая митральная недостаточность. При хронической митральной недостаточности с дилатацией предсердия V-волна необязательно высокая, даже при выраженной регургитации, пока функция левого желудочка остается нормальной (за исключением случаев тяжелой митральной недостаточности, соответствующей IV степени). Поэтому S/D слабо коррелирует со степенью регургитации.
е) Автоматическая количественная оценка цветового допплеровского сигнала. Многообещающим методом количественной оценки потока жидкости, который можно применять и при митральной недостаточности, является метод, основанный на автоматической интеграции допплеровских сигналов вдоль любого выбранного сечения через путь кровотока (сосуд, выносящий тракт левого желудочка, клапанное кольцо). В отличие от традиционного допплеровского исследования, диаметр сечения, через которое проходит поток, не измеряется, так как он определяется автоматически расположенными последовательно цветовыми пикселями. Результаты определения почти не зависят от угла а, образуемого ультразвуковым лучом и направлением потока. При косом срезе заниженное значение скорости осевого кровотока (V • cosα) в точности соответствует завышенному значению площади поперечного сечения (A/cos а):
Q = A/cosα • V • cosα = А • V
Кривые кровотока, полученные при непрерывноволновой допплерографии у больного с митральной недостаточностью II степени (слева) и IV степени (справа). У больного с тяжелой митральной недостаточностью интенсивность сигнала по существу выше (соответствуют белому цвету), максимальная скорость потока меньше, так как из-за повышения давления в предсердии желудочково-предсердный градиент снижен, а максимальная скорость потока резко повышена (быстрое повышение давления в предсердии). Эта асимметрия кривой соответствует примерно форме волны V на кривой давления в предсердии.
На рисунке последовательно слева сверху вправо вниз представлены кривые кровотока в легочных венах у четырех больных с прогрессирующим увеличением давления в левом предсердии. Слева сверху: при низком (нормальном) давлении в предсердии волна S выше, чем волна D, и на волне S имеется вырезка, соответствующая раннему наполнению предсердия при его расслаблении, которую следует отличать от поздней вырезки, появляющейся в момент опущения клапана. Справа вверху: при повышении давления в правом предсердии вырезка на волне S исчезает. Волна S меньше волны D. Слева внизу: при дальнейшем повышении давления в предсердии (волна V) происходит еще большее уменьшение отношения высоты волн S/D и появляется небольшой обратный (реверсивный) кровоток. Справа внизу: при значительном повышении давления в левом предсердии (митральная недостаточность IV степени) в легочных венах появляется обратный систолический кровоток, максимальная скорость которого может превышать 40 см/с (регургитация в легочные вены).
Полуавтоматический количественный анализ кровотока в аорте (Ао) и легочной вене (Ра) при цветовом допплеровском картировании. Скорость кровотока интегрируют по диаметру поперечного сечения.
Оценка конвергенции проксимальной части потока при эксцентрической струе («молотящая» передняя створка) и митральной недостаточности IV степени:
а - Значительное увеличение радиуса проксимальной зоны конвергенции без базального смещения указывает на тяжелую митральную недостаточность, хотя регургитационное отверстие трудно различить.
б - По мере дальнейшего сокращения желудочка в систолу в предсердии может появиться вращающийся поток в направлении стрелок (сначала латерально вверх, затем медиально вниз), который указывает на выраженную митральную недостаточность. Сама турбулентная струя регургитации в дальнейшем едва видна.
Определение диаметра проксимальной части эксцентрической струи («молотящая» задняя створка митрального клапана) при митральной недостаточности IV степени:
а - Диаметр проксимальной части струи регургитации равен 0,9 см и фактически отражает степень митральной недостаточности, хотя струя на всем своем протяжении не расширяется.
б - При дальнейшем сокращении желудочка в систолу возможен заброс в предсердие вращающегося потока, направление которого указано стрелками (сначала медиально вверх, затем латерально вниз). И хотя при этом можно яснее представить степень митральной недостаточности, полностью струя не видна.
ж) Оценка. Наиболее подходящим методом количественной оценки гемодинамики при митральной регургитации является определение площади поперечного сечения струи регургитации по методу, основанному на конвергенции проксимальной части потока, а также измерение диаметра проксимальной части струи (особенно с помощью ЧПЭ). При эксцентрическом течении струи с помощью трансторакальной ЭхоКГ часто бывает легче измерить радиус конвергирующего потока. В предельных случаях, когда струя дистальнее отверстия несостоятельного клапана видна нечетко, этот метод все же позволяет надежно оценить степень митральной регургитации. Более широкая проксимальная часть струи и конвергирующая ее зона, выделяющаяся без смещения предела Найквиста, позволяют уже на основании качественной оценки диагностировать гемодинамически значимую регургитацию.
Степень митральной недостаточности. В таблице ниже приведены граничные значения, отделяющие легкую (I и II степень) митральную недостаточность от тяжелой (III и IV степень). Значение стандартной количественной оценки при явной или тривиальной тяжелой митральной недостаточности невелико. Однако при широком «промежуточном» диапазоне митральной регургитации такая оценка обязательна, с тем чтобы отдифференцировать гемодинамически значимую митральную недостаточность от легких форм, при которых нарушения гемодинамики незначительны, а также уточнить степень митральной недостаточности, если результаты исследования неоднозначны. В зависимости от механизма митральной недостаточности всегда следует учесть динамику ее развития.
