а) Фундаментальная концепция. Неинвазивное поверхностное картирование (НПК) — это технология, которая позволяет получить электроанатомические карты камер сердца, которые проецируются на поверхность модели, созданной с помощью КТ или МРТ.
Система НПК имеет три основных компонента: мультиэлектродный жилет для регистрации электрокардиографических сигналов, картирующая система, позволяющая проводить анализ данных с каждого электрода, и система для определения геометрии сердца и грудной клетки.
Для выполнения картирования необходимо два вида данных: униполярные ЭКГ сигналы, зарегистрированные на поверхности тела, и информация о локализации электродов на поверхности относительно сердца. Униполярные электрокардиографические сигналы регистрируются с помощью специального жилета, на поверхности которого располагается суммарно 252 электрода (рис. 1).
Рисунок 1. Неинвазивное поверхностное картирование (НПК). Поверхностные потенциалы регистрируются с помощью специального жилета, который содержит 252 регистрирующих электродов. Жилет надевается на торс пациента, после чего выполняется компьютерная томография (КТ) грудной клетки с одновременной регистрацией ЭКГ (электроды на КТ выглядят в виде ярких точек). В последующем выполняется реконструкция эпикардиальной поверхности сердца, на которую проецируются данные, записанные с помощью 252 электродов (более 1500 униполярных электрограмм). На поверхности эпикарда можно отобразить как униполярные электрограммы, так изопотенциальные, изохронные и вольтажные карты. ЭГМ — электрограммы
Локализация электродов жилета не должна изменяться в ходе исследования, их взаиморасположение относительно сердца определяется с помощью КТ без контраста. Положение электродов и геометрия эпикардиальной поверхности сердца определяется в ходе реконструкции модели.
С помощью математических алгоритмов обратного преобразования система вычисляет и реконструирует 1500 эпикардиальных униполярных электрограмм, зарегистрированных с поверхности тела для каждого сердечного цикла.
В основе алгоритма лежит обратное преобразование Лапласа (вычисление эпикардиальных потенциалов с помощью потенциалов поверхности тела). Уравнение Лапласа дает информацию об электрическом поле в пространстве между поверхностью сердца и поверхностью тела. Другими словами, если известна геометрия одной модели, которая помещена в другую модель с известной геометрией, то по значению потенциала на одной из них можно вычислить величину потенциала на другой.
Реконструкция геометрии сердца и поверхности тела выполняется с помощью КТ, НПК регистрирует униполярные сигналы с поверхности тела, с помощью которых можно определить величину униполярного потенциала на эпикардиальной поверхности сердца. Обратное решение уравнения Лапласа позволяет предсказать по значению потенциала, зарегистрированного с помощью электрода жилета на поверхности тела, величину значения потенциала источника в эпикарде без необходимости непосредственного контакта (виртуальные электрограммы).
Важно помнить, что использование этого алгоритма сильно зависит от небольших ошибок регистрации сигналов (ЭКГ шумы, неправильное положение электродов и некорректные значения возбудимости ткани). Однако в системе предусмотрены методы коррекции и стабилизации, которые позволяют избежать указанных неточностей.
После регистрации и обработки сигналов, более 1500 точек активации могут отображаться в виде виртуальных электрограмм или окрашенных изопотенциальных карт для каждого сокращения. Время активации каждой эпикардиальной точки определяется с помощью показателя скорости максимального отрицательного отклонения (-dV/ dt) виртуальной электрограммы. Это позволяет анализировать последовательность активации и создавать изохронные карты.
Карты распространения активации могут отображаться в виде анимированных изображений прохождения волны возбуждения по КТ-реконструкции эпикардиальной поверхности. Для реконструкции нет необходимости сбора данных о большом количестве сокращений, достаточно одного сокращения.
Важно помнить, что НПК — это не одна из систем регистрации потенциалов тела, описанных в отдельных статьях на сайте (просим Вас пользоваться формой поиска по сайту выше). КППТ — это всего лишь расширение возможностей ЭКГ в 12 отведениях. Выходные данные КППТ — это информация только о потенциалах поверхности тела, не активации тканей сердца. НПК позволяет преодолеть ограничения КППТ с помощью применения обратного преобразования Лапласа. Это позволяет получить информацию о потенциалах сердца с помощью оценки потенциалов тела.
б) Применение технологии. НПК можно использовать как до, так и во время вмешательства. Жилет с 252 электродами надевают на пациента и регистрируют сигналы на фоне аритмии (например, желудочковая или наджелудочковая экстрасистолы, парксизмальная ФП для поиска источников триггерной активности). Жилет можно носить несколько часов, что позволяет зарегистрировать достаточно редкие эпизоды аритмии.
После регистрации аритмии пациенту выполняется КТ без контраста или МРТ грудной клетки с тем же положением электродов жилета, что и во время регистрации аритмии. Сканирование проводится с шагом 0,6-1 мм и обычно синхронизировано с зубцом R комплекса QRS, чтобы получить диастолическую геометрию для дальнейшей реконструкции активации сердца.
Также выполняется сканирование, синхронизированное с волной Т, для реконструкции систолической геометрии и проекции сигналов во время фазы реполяризации. Каждый поперечный срез позволяет получить информацию о геометрии сердца (эпикардиальный контур) и геометрию поверхности грудной клетки с электродами (в виде ярких точек; см. рис. 1). После чего выполняется реконструкция всех срезов в пространстве, что и позволяет оценить положение сердца и грудной клетки относительно друг друга.
Реконструкция активации эпикарда выполняется неинвазивно, используя данные 252 униполярных электрограмм с поверхности тела и данные КТ. НПК может демонстрировать различные объемные карты: эпикардиальную, изо-потенциальную, изохронную, вольтажную и карту распространения активации. Информация об активации может быть проанализирована в любой момент сердечного цикла как предсердий, так и желудочков.
Для отображения сигналов чаще всего используется четыре режима. Эпикардиальная карта отражает пространственное распределение потенциалов на эпикарде (см. рис. 1). Анализ активации происходит с шагом в 1 мсек на протяжении всего сердечного цикла. Анализируется большое количество точек (более 1500) по всей поверхности эпикарда. В изопотенциальных картах активация регистрируется при достижении определенного порогового значения амплитуды сигнала и отображается в виде анимированного распространения сигналов на поверхности эпикарда.
Изохронные карты отражают последовательность активации эпикарда, исходя из времени локальной активации (-dV/dtmax) сегмента комплекса QRS (рис. 2). Время восстановления измеряется с помощью показателя dV/dtmax сегмента волны Т. Если регистрируется несколько участков максимального отклонения, то данные сопоставляются с окружающими электрограммами, чтобы выявить именно локальную активацию. Линия блока отображается на карте между соседними участками, время активации которых отличается более чем на 30 мсек.
Рисунок 2. Неинвазивное поверхностное картирование (НПК) фокальной предсердной тахикардии. (А) Изохронная карта демонстрирует фокальную активность в левом предсердии (ЛП) с наиболее ранней активацией на верхушке ЛП. Эта область располагается близко к месту разреза ЛП, выполненному во время операции пересадки левого легкого. (Б) Активационная карта (CARTO) демонстрирует место успешного воздействия, которое соответствует области наиболее ранней активации по данным НПК. ВПВ — верхняя полая вена; ЛВЛВ — левая верхняя легочная вена; ЛНЛВ — левая нижняя легочная вена; ПВЛВ — правая верхняя легочная вена; ПНЛВ — правая нижняя легочная вена; УЛП — ушко левого предсердия; УПП — ушко правого предсердия
в) Клиническое применение. Неинвазивная диагностика аритмий возможна с помощью стандартной стандартного ЭКГ в 12 отведениях, КППТ и интраоперационного поверхностного интегрального картирования комплекса QRS при стимуляции камер сердца. Стандартные диагностические методики, такие как ЭКГ, позволяют получить данные о проекции электрической активности сердца на поверхность тела низкого разрешения.
Это не позволяет получить детальную информацию об источнике аритмии, последовательности активации и локализации патологического субстрата. Система неинвазивного картирования (ECVUE, CardioInsight Technologies, Cleveland, ОН, United States) представляет собой технологию, которая имеет более высокую диагностическую точность при различных нарушениях сердечного ритма, чем ЭКГ в 12 отведениях.
Эффективность НПК была изучена в экспериментальных и клинических исследованиях у здоровых пациентов, а также среди больных с различными предсердными и желудочковыми аритмиями, нарушениями проведения, а также нарушениями реполяризации. Несколько исследований продемонстрировали возможность НПК определять механизм аритмии (фокальный или макрореентри) и камеру сердца, где располагается источник фокальной предсердной или желудочковой тахикардии (см. рис. 2).
Кроме этого, система позволила идентифицировать аритмогенный субстрат (зоны низковольтажных фракционированных электрограмм в области постинфарктного рубца). Такая информация позволяет получить важную информацию для планирования типа вмешательства (эндо- эпикардиального) и необходимости выполнения различных диагностических маневров.
Для получения информации об активации всех камер сердца системе НПК достаточно лишь одного сокращения, в отличие от электроанатомического картирования, где для сбора полной информации требуется большое количество сокращений. Это очень актуально для пациентов с редкими желудочковыми и наджелудочковыми экстрасистолами. С помощью системы можно проводить прикроватный неинвазивный мониторинг у пациентов с транзиторными эпизодами или нарушениями ритма со сложной индукцией, а также с несколькими аритмиями.
У пациентов с пароксизмальной ФП неинвазивное картирование позволяет выявить потенциальные триггеры аритмии, устранение которых может увеличить эффективность вмешательства. Однако до сих пор нет данных о влиянии НПК на эффективность и безопасность аблации.
Исследования демонстрируют, что НПК позволяет выявить участки низкоамплитудной активности, фрагментированные или поздние потенциалы. Кроме этого, НПК потенциально может отображать истмус, точки входа и выхода реципрокной тахикардии, линии блока, области медленного и быстрого проведения. Несмотря на то, что субстрат реентри чащего всего располагается в эндокарде, субэпикардиальные слои могут также играть важную роль в поддержании реентри у небольшой группы пациентов, которым выполняется аблация.
Для интерпретации характеристик аритмогенного субстрата, который располагается интрамурально, НПК может применяться в комбинации с эндокардиальными контактными или бесконтактными методиками картирования. Используя лишь неинвазивные или малоинвазивные методы диагностики, можно получить информацию об активации эпикарда и эндокарда в комбинации с анатомической организацией миокарда, что может позволить очень точно определить источник аритмогенной активности.
НПК может также оценивать степень диссинхронии желудочков, что позволит определить оптимальное положение электрода и выявить потенциальных респондеров на ресинхронизирующую терапию. Кроме этого, с помощью НПК можно неинвазивно выявлять участки реполяризации с высокой степенью дисперсии. Для этого используются интегральные карты QRS-Т (или другие показатели дисперсии реполяризации), которые позволяют оценить аритмогенный субстрат для оценки риска возникновения жизнеугрожающих аритмий.
С учетом отсутствия эффективных методов оценки реполяризации стандартными методами исследования (например, дисперсия интервала QT), НПК может быть эффективным инструментом стратификации риска.
г) Ограничения. НПК предоставляет только информацию об электрофизиологических свойствах эпикарда. Это обусловлено тем, что эндокардиальные и миокардиальные сигналы имеют меньшую амплитуду сигнала и текущие версии НПК не позволяют ее вычислять. Наибольшую актуальность это имеет при исследовании желудочков, т.к. стенка предсердий достаточно тонкая. НПК не позволяет достаточно точно оценить активацию межжелудочковой перегородки, которая часто играет важную роль у пациентов с ишемическими ЖТ.
Однако, в отличие от КППТ, система НПК позволяет получить информацию высокого качества об активации субэпикардиального миокарда, которая отражает также и активацию нижележащих слоев миокарда. Кроме этого, НПК не позволяет точно охарактеризовать небольшие участки ткани, которые могут играть важную роль при микро-реентри тахикардиях. Использование НПК в ходе вмешательства ограничено из-за отсутствия возможности выполнения КТ непосредственно в электрофизиологической лаборатории.
Для этого были разработаны и адаптированы методы флюороскопической или трехмерной эхокардиографической реконструкции, которые могут использоваться в электрофизиологической лаборатории.
Необходимость выполнения КТ увеличивает суммарную дозу облучения. В связи с чем необходимо индивидуально оценивать целесообразность использования НПК. Для оценки вклада НПК в сокращение общего времени вмешательства и дозы излучения необходимо выполнение дополнительных исследований. Но стоит отметить, что при использовании НПК выполняется КТ без контраста, которая имеет низкую дозу радиации (в среднем 148 мГр/см).
Кроме этого, для реконструкции геометрии сердца могу использовать альтернативные методы визуализации (например, МРТ), что позволяет снизить дозу радиационного излучения.
