Уравнение непрерывности потока для расчета площади аортального отверстия

Видео:Урок 132. Основные понятия гидродинамики. Уравнение непрерывностиСкачать

ЭхоКГ оценка степени аортального стеноза

1. Площадь отверстия аортального клапана. У здорового человека площадь отверстия аортального клапана (ПОАК) составляет 3-4 см 2 . Согласно рекомендациям Американской коллегии кардиологов и Американской ассоциации кардиологов (АСС/АНА), выделяют три степени стеноза аортального клапана, основываясь на площади отверстия клапана. По сравнению с ранее предложенными классификациями, граничные значения площади открытия «смещены» вверх, так что о тяжелом стенозе аортального клапана говорят лишь в том случае, если площадь его отверстия меньше 1,0 см 2 (высокая степень стеноза). Умеренный стеноз соответствует площади отверстия клапана 1,0-1,5 см 2 , а при легком стенозе площадь отверстия больше 1,5 см 2 .

2. Другие параметры. Наряду с эхокардиографическим определением площади отверстия аортального клапана для оценки степени стеноза предложено определять и целый ряд других эхокардиографических параметров. Приведенные в таблице ниже граничные значения для тяжелого стеноза (стеноза высокой степени) можно использовать лишь как ориентировочные и в комплексе с другими параметрами, которые мы обсудим в следующем разделе.

а) Сепарация створок аортального клапана. С помощью ЭхоКГ в М-режиме и двумерной ЭхоКГ можно выяснить, как происходит сепарация полулунных заслонок аортального клапана. Уже в самом начале внедрения этих методов их стали использовать для количественной оценки аортального стеноза. Если при открытии аортального клапана движение одной заслонки не ограничено, значительный аортальный стеноз можно исключить. Допуская, что конфигурация аортального клапана при открытии круглая, можно по сепарации заслонок рассчитать площадь отверстия аортального клапана:

— Сепарация 12 мм => ПОАК 1,13 см 2 ,
— Сепарация 11 мм => ПОАК 0,95 см 2 ,
— Сепарация 10 мм => ПОАК 0,8 см 2 ,
— Сепарация 9 мм => ПОАК 0,65 см 2 ,
— Сепарация 8 мм => ПОАК 0,5 см 2 .

Если конфигурация аортального клапана при открытии утрачивает круглую форму, то при определении площади отверстия аортального клапана она в зависимости от направления ультразвукового луча получается завышенной или заниженной. Наконец, при сильном обызвествлении клапана можно получить заниженные значения сепарации и тем самым завышенную степень стеноза. Тем не менее несмотря на го, что с помощью ЭхоКГ в М-режиме и двумерной ЭхоКГ можно достоверно определить сепарацию заслонок аортального клапана и на основании этого параметра исключить аортальный стеноз, основываться на одном лишь этом параметре при определении степени стеноза аортального клапана не следует.

Схематическое изображение динамики потока крови при аортальном стенозе. ПОАК -площадь отверстия аортального клапана. Профиль кривой кровотока, полученный при ЭхоКГ в дуплексном режиме (непрерывноволновая допплерография и цветовое допплеровское картирование) у больного с умеренным аортальным стенозом (диастолическое давление DP_max 46 мм рт.ст.). Допплеровская кривая кровотока у больного с аортальным стенозом до (слева) и после (справа) внутривенного введения эхоконтрастного вещества, проходящего через легочное капиллярное русло.

б) Максимальная скорость кровотока. При аортальном стенозе ток крови через стенозированный клапан ускоряется и струя сужается. Будучи вначале ламинарной, она на расстоянии нескольких миллиметров от стенозированного отверстия максимально сужается («сжатая вена»). Именно на этом уровне она достигает максимальной скорости, далее из-за появления нарастающей турбуленции струя постепенно расширяется.

Максимальная скорость струи является простым параметром для оценки степени аортального стеноза. В статье Otto и соавт. показано прогностическое значение данного параметра у больных с аортальным стенозом.

1. Расположение датчика. Для правильного определения максимальной скорости кровотока ультразвуковой луч следует направить коаксиально струе крови. Поскольку направление ультразвукового луча зависит от морфологических особенностей клапана и изменений в нем, а также положения плоскости аортального клапана, которое неодинаково у разных пациентов, при определении максимальной скорости кровотока следует подбирать оптимальную позицию ультразвукового датчика. Наиболее часто аортальный клапан лоцируют со стороны верхушки сердца, в других случаях прибегают к лоцированию из левой парастернальной, правой парастернальной, супрастернальной и, редко, субкостальной позиции датчика.

2. Настройка эхокардиографа. Поскольку при аортальном стенозе скорость стенотической струи крови высокая, необходимо допплеровское исследование в непрерывноволновом режиме. В некоторых случаях облегчить поиск аортальной струи крови можно с помощью цветового допплеровского картирования. Определенную роль играет пальпация грудной стенки, так как ощущение дрожания, характерного для аортального стеноза, помогает подобрать нужную позицию датчика, т.е. в том месте, где дрожание ощущается особенно отчетливо. В отдельных случаях имеет смысл применять допплеровские датчики с автономной системой («слепые», или карандашного типа), у которых по сравнению с датчиками для исследования в М- и В-режимах и обычными допплеровскими датчиками отношение сигнал/шум более высокое.

Современные ультразвуковые аппараты последнего поколения позволяют определить максимальную скорость кровотока примерно у 90% больных. Лишь при регистрации профиля скоростей с отчетливой огибающей можно достичь адекватной регистрации струи кровотока. Это является необходимым условием для определения скорости кровотока.

3. Эхоконтрастные растворы. Если качество сигнала плохое из-за его ослабления (например, у пациентов с ожирением или эмфиземой легких) или отклонения допплеровского курсора от центрального положения (например, при деформации грудной клетки), то можно усилить сигнал, вводя больному эхоконтрастный раствор, который проходит через легочное капиллярное русло. Введение эхоконтрастного раствора Левовист, Оптизон, Соновью или Альбунекс позволяет увеличить отношение сигнал/шум, сделать допплеровский профиль скоростей более отчетливым, не вызывая рассеяния сигнала, и, следовательно, избежать получения завышенного значения. В сравнительных исследованиях удалось показать, что точность измерения градиента давления при введении эхоконтрастного раствора повышается. Следует подчеркнуть, что введение контрастного вещества оправданно тогда, когда качество сигнала из-за плохих условий лоцирования, например у больных с эмфиземой легких или ожирением, недостаточно для отграничения максимальной скорости кровотока от артефактов. Компенсировать низкое качество акустического сигнала, связанное с неоптимальным углом между ультразвуковым лучом и направлением струи крови, путем введения эхоконтрастного вещества невозможно!

в) Максимальный и средний градиент давления. Зная скорость кровотока до стенозированного аортального клапана (V₁) и максимальную скорость стенотической струи крови (V₂), можно по уравнению Бернулли определить градиент давления на аортальном клапане:

Если скорость кровотока до места стеноза низкая (V₁ 2 2 ), уравнение Бернулли можно в упрощенном виде записать так:

По максимальному значению скорости кровотока, которое достигается во время систолы, рассчитывают максимальное мгновенное значение градиента давления на клапане.

Среднее значение градиента давления (ΔP m ) определяют по соответствующему градиенту давления для каждого значения скорости в каждый момент систолы на основании приведенной выше формулы:

При ручном или автоматическом контурировании спектральной кривой скорости кровотока указанные расчеты в имеющихся на сегодняшний день аппаратах осуществляются автоматически.

Определение максимального и среднего градиента давления по упрощенному уравнению Бернулли в настоящее время является общепризнанным методом. В ряде сравнительных исследований (как клинических, так и экспериментальных) выявлена корреляция между значениями градиента давления, рассчитанного по уравнению Бернулли на основании результатов допплеровской оценки скорости кровотока, и значениями, полученными при измерении датчиками давления, вводимыми при зондировании полостей сердца.

Градиент давления, рассчитанный по значениям допплеровской скорости кровотока, не несет существенной дополнительной информации по сравнению со значениями самой скорости кровотока (исключение составляют случаи, при которых престенотическая скорость V₁ высокая и должна учитываться в уравнении Бернулли). Тем не менее этот градиент сравним с градиентом, измеренным инвазивно при катетеризации полостей сердца, что облегчает врачу интерпретацию полученных при измерениях значений.

г) Причины расхождения «допплеровских» градиентов давления и градиентов давления, измеренных при зондировании сердца. В отдельных случаях значения градиентов давления на аортальном клапане, определенных с помощью допплеровского исследования и при катетеризации полостей сердца, все же существенно расходятся. Высказано несколько точек зрения на несоответствие этих результатов. Регистрация не всего профиля спектральной кривой скоростей и неоптимальный угол между ультразвуковым лучом и направлением стенотической струи крови — причины получения заниженного значения градиента давления. Ошибочное лоцирование струи митральной регургитации вместо стенотической струи через аортальный клапан дает завышенные значения допплеровского градиента давления. Методические различия в измерении межпикового градиента и мгновенного пикового градиента могут быть причиной получения завышенных значений градиента давления. При выборе нерепрезентативного сердечного сокращения значение градиента давления при допплеровском его определении может оказаться как завышенным, так и заниженным. Наконец, объяснить завышенные значения «допплеровского» градиента можно феноменом восстановления давления.

1. Нерегистрируемая максимальная скорость струи. Иногда при регистрации потока крови через стенозированный аортальный клапан исследователь не учитывает скорость узкой высокочастотной струи кровотока, что, как правило, является следствием неоптимальных условий регистрации ЭхоКГ или недостаточного опыта врача-сонолога. Так, престенотическую скорость струи крови можно ошибочно принять за постстенотическую, в результате расчетный градиент давления оказывается значительно заниженным. Ошибку можно исключить тогда, когда в «профиле струи» содержится еще второй низкочастотный профиль, который соответствует престенотической скорости V₁.

2. Угловая погрешность. Позиция допплеровского датчика, обусловливающая неортогональное направление ультразвукового луча относительно направления струи, вызывает заниженные значения скорости кровотока и тем самым градиента давления. Погрешность, обусловленная углом а, сохраняется и в том случае, когда в расчетах используется косинус этого угла. Значение скорости при угле а 20° оказывается заниженным на 6%, при угле α 40° — на 24%, а при угле а 60° — на 50%. Хотя угол между ультразвуковым лучом и направлением струи учитывается во всех современных ультразвуковых аппаратах и вносится необходимая поправка, тем не менее ошибка возможна и при поправке на этот угол, и значения скорости могут оказаться как заниженными, так и завышенными. Поэтому рекомендуется полностью отказаться от поправки на угол и стараться позиционировать датчик таким образом, чтобы направление ультразвукового луча совпадало с направлением струи крови, т.е. чтобы значение скорости было максимальным и аудиосигнал регистрировался по возможности без отклонения от направления струи.

3. Пренебрежение подклапанной скоростью кровотока. Как было сказано ранее, при расчете градиента давления по упрощенному уравнению Бернулли (ΔP = 4V₂ 2 ) престенотической скоростью кровотока V₁ пренебрегают. При высоких скоростях кровотока в выносящем тракте левого желудочка, например при наличии гемодинамически значимой аортальной недостаточности или ускорении потока вследствие подклапанной мембраны или при гипертрофической обструктивной кардиомиопатии, значение градиента на аортальном клапане получается завышенным. В этих случаях необходимо учитывать значение престенотической скорости V₁, а градиент на стенозированном клапане определять по формуле ΔP = 4(V₂ 2 -V₁ 2 ).

4. Допплеровское определение «ложной» струи. Если у больного имеется эксцентрическая струя митральной недостаточности, то при допплеровском исследовании можно ошибочно принять эту струю за струю, проходящую через стенозированный аортальный клапан. Значения скорости потока крови при этом, как правило, оказываются существенно завышенными. Об этом следует помнить, если при регистрации кровотока через аортальный клапан скорость кровотока оказывается неожиданно высокой. Ошибку можно выявить, переключив режим работы ультразвукового сканера, в частности выполняя двумерную ЭхоКГ или цветовое допплеровское картирование. Дифференциальная диагностика возможна и по динамике профиля струи, характерной для аортального стеноза и митральной недостаточности: струя митральной регургитации возникает раньше и длится дольше, чем стенотический поток крови при аортальном стенозе.

Сравнение кривых межпикового градиента давления (Peak-to-Peak), определяемого при катетеризации полостей сердца, и мгновенного пикового градиента давления (ΔP_max), рассчитываемого по максимальной скорости потока V_max (допплеровский градиент). Пример вариабельности градиента давления от сокращения к сокращению при мерцании предсердий.

5. Различия между межпиковым (Peak-to-Peak) и мгновенным пиковым градиентом давления. Методологические различия между определением межпикового и максимального мгновенного пикового градиента давления могут стать причиной завышенных значений градиента. Следует учесть, что максимальное значение допплеровской кривой, так называемый максимальный допплеровский градиент давления, вполне соответствует мгновенному максимальному градиенту, определенному при катетеризации полостей сердца и аорты. Тем не менее при катетеризации обычно измеряют разницу между пиками кривой давления в аорте и в левом желудочке, т.е. так называемый «межпиковый градиент давления» (Peak-to-Peak) с помощью имеющихся на зонде датчиков давления.

Поскольку максимальные (пиковые) значения давления в левом желудочке и в аорте достигаются не одновременно, то о межпиковом градиенте давления говорят лишь условно; определить его с помощью допплерографии невозможно. Мгновенный пиковый градиент давления, как правило, больше межпикового. Поданным одного исследования, он превышал межпиковый градиент в среднем на 20 мм рт.ст.

6. Выбор нерепрезентативного сердечного сокращения. При выраженной вариабельности интервала R—R, например при фибрилляции предсердий или при экстрасистолии, максимальное значение скорости кровотока при различных сердечных циклах может существенно различаться. Если для определения градиента давления выбрать постэкстрасистолическое сердечное сокращение или сокращение, которое происходит после длительного R-R интервала (при мерцательной аритмии), то значение градиента давления может оказаться завышенным.

Схематическое представление феномена восстановления давления при двух разных патологоанатомических типах поражения:
а — При выраженном стенозе (AVA_X) и одновременном расширении аорты (A_A) возникает значительная турбулентность и поэтому восстановление давления (DE) оказывается небольшим.
б — При небольшом стенозе (AVA_X) и одновременно неширокой аорте (A_A) турбулентность потока крови не столь выражена, поэтому происходит значительное восстановление давления (DE). Зависимость градиента давления от площади отверстия аортального клапана при аортальном стенозе. Планиметрическое определение площади отверстия аортального клапана по изображению, полученному при ЧПЭ у больного с легким стенозом (AVA = 1,8 см 2 ; слева) и выраженным стенозом (AVA = 0,5 см 2 ; справа).

7. Феномен восстановления давления. Феномен восстановления давления (в англоязычной литературе «pressure-recovery» phenomenon) — еще одна возможная причина расхождения между значениями градиента давления, рассчитанного по результатам допплерографии и определенного при катетеризации полостей сердца. Под этим феноменом понимают повторное повышение давления за стенозированным участком. Это известный феномен в гидродинамике. При аортальном стенозе наиболее низкое давление регистрируется на уровне, соответствующем наибольшей скорости потока (т.е. на уровне «vena contracta»). Дистальнее давление частично повышается до значения, соответствующего стенозу. Иными словами, скорость потока вновь преобразуется в давление. Повторное повышение давления бывает выражено тем больше, чем меньше турбулентность потока и тем самым потери энергии дистальнее стеноза. Если аорта узкая и стеноз незначительный, турбулентность потока крови и связанные с этим потери в виде кинетической энергии незначительны. Значительная часть кинетической энергии может вновь превратиться в потенциальную энергию и тем самым трансформироваться в давление. При широкой аорте и выраженном стенозе аортального клапана турбулентность потока достигает такой степени, что восстановление давления оказывается незначительным.

8. Клиническое значение феномена восстановления давления. Клиническое значение феномена восстановления давления как причины несоответствия градиентов давления, рассчитанных с помощью допплерографии и измеренных при зондировании полостей сердца, состоит в том, что в первом случае максимальную скорость потока определяют сразу дистальнее клапана на уровне «vena contracta», где давление достигает минимума, а во втором случае, т.е. при зондировании сердца, давление измеряют дистальнее уровня его восстановления, т.е. существенно дистальнее стенозированного клапана вне стенотической струи. Таким образом, в отличие от допплерографии, при зондировании полостей сердца указывается градиент давления между желудочком и аортой, в котором уже учтено повторное повышение давления (т.е. феномен восстановления давления).

Клиническое значение феномена восстановления давления и необходимость учитывать его в отдельных случаях при сравнении значений градиентов давления, рассчитанных с помощью допплерографии и измеренных при зондировании полостей сердца, показаны в ряде исследований. Кроме того, оказалось, что степень восстановления давления зависит от степени аортального стеноза и диаметра аорты. В исследовании Baumgartner и соавт. у 7 из 23 больных с аортальным стенозом восстановление давления составило более чем 20 мм рт.ст. По данным этих авторов, расхождение в значении градиентов давления, рассчитанных с помощью допплерографии и измеренных при зондировании полостей сердца, превышало более 20 мм рт.ст. лишь у больных, у которых диаметр аорты был менее 3 см. У одного больного с гипоплазией аорты (диаметр аорты 1,7 см) восстановление давления достигало 75 мм рт.ст.

Восстановление давления в аорте в процентном отношении можно рассчитать по эффективной площади отверстия аортального клапана (AVA_X) и площади поперечного сечения восходящей аорты А_A. Согласно формуле, выведенной из законов сохранения массы и импульса, отношение восстановления давления к максимальному градиенту давления на клапане пропорционально площади стенозированного клапана AVA_X и обратно пропорционально площади поперечного сечения аорты А_A:

Восстановление давления / Максимальный градиент = 2 (AVA_X/A_A — AVA_X 2 /A_A 2 .

Ниже приводим два примера, поясняющих значение данного феномена:

— У больного с гемодинамически значимым аортальным стенозом (AVA_X 0,5 см 2 ) и диаметром аорты 4 см (площадь поперечного сечения аорты 12,6 см 2 ) восстановление давления составляет 8%.

— При умеренном аортальном стенозе (AVA_X 1,2 см 2 ) и узкой аорте (диаметр 2,5 см, площадь поперечного сечения аорты 4,9 см 2 ) восстановление давления составляет 37%.

Таким образом, феномен восстановления давления у больных с высокой степенью аортального стеноза не влияет на принятие тактических решений. Однако он может быть причиной расхождения между значениями градиента давления, рассчитанного по данным допплерографии и измеренного при катетеризации полостей сердца и аорты, что следует учитывать у больных с легким и умеренным аортальным стенозом в сочетании с узкой аортой.

д) Площадь отверстия аортального клапана. Как известно, градиент давления на стенозированном клапане зависит от потока крови через него, поэтому для определения степени стеноза клапана градиент давления подходит лишь условно. На рисунке ниже показано ограниченное значение градиента давления на клапане при определении степени стеноза клапана: у больных с аортальным стенозом зависимость между градиентом давления и площадью отверстия аортального клапана более слабая. Поэтому диагностическая ценность одного лишь определения градиента давления для распознавания гемодинамически значимого аортального стеноза ограничена. Умеренный градиент, превышающий 50 мм рт.ст., хотя и более специфичный признак (84%), но менее чувствителен (66%) в диагностике гемодинамически значимого аортального стеноза (AVA_X 2 ).

Существует два различных способа эхокардиографического определения площади отверстия аортального клапана. По одному из них площадь отверстия аортального клапана рассчитывают из уравнения непрерывности потока. По второму ее определяют планиметрически на основании изображения аортального клапана, полученного с помощью трансторакальной или чреспищеводной ЭхоКГ. Расчет площади отверстия аортального клапана по формуле Горлина на основании данных допплеровского исследования нецелесообразен, так как формула Горлина получена из уравнения непрерывности потока. Это было бы неоправданным увеличением вычислений, так как полученные с помощью ЭхоКГ значения скорости надо будет сначала преобразовать в градиент давления, а затем значение градиента давления вставить в формулу Горлина.

1. Планиметрия. При ЧПЭ плоскость аортального клапана можно лоцировать вертикально вдоль короткой оси на уровне середины пищевода (при угле поворота датчика от 30 до 70°). Планиметрическое определение площади отверстия клапана осуществляют не менее трех раз, беря за основу отверстие вдоль внутреннего края клапана при максимальном его открытии. По данным некоторых авторов, между значениями площади отверстия аортального клапана, измеренной при ЭхоКГ и при зондировании сердца по формуле Горлина, имеется тесная корреляция. Определять площадь отверстия аортального клапана планиметрическим методом в настоящее время можно и при трансторакальной ЭхоКГ. Однако даже при удовлетворительных условиях выполнения этого исследования все же возможна значительная погрешность результатов. Часто не удается четко различить края отверстия аортального клапана и, следовательно, достоверно определить степень стеноза, особенно если имеются значительные морфологические изменения в клапане и выраженный его кальциноз. Завышенные значения площади отверстия аортального клапана при планиметрии можно получить в том случае, если рассматривать аортальный клапан в плоскости, соответствующей уровню не заслонок, а основания.

Чреспищеводная ЭхоКГ при планиметрическом определении площади отверстия аортального клапана, несомненно, более предпочтительна по сравнению с трансторакальной. При умеренном стенозе аортального клапана и отсутствии его кальциноза измерение площади его отверстия обычно не представляет трудностей. При кальцинозе клапана и сложном изменении его геометрии возможности ЧПЭ столь же ограничены, как и трансторакальной. Иногда отверстие открытого аортального клапана из-за артефактов «повторного эха» и очагов обызвествления видно нечетко. Кроме того, следует отметить, что обызвествленный и фиброзно-измененный стенозированный аортальный клапан бывает настолько деформирован, что применение лишь одного метода визуализации для измерений оказывается недостаточным. Какое место может занять трехмерная ЭхоКГ с ее более сильным пространственным разрешением в исследовании сложной геометрии стеноза аортального клапана, предстоит еще выяснить.

Расчет площади отверстия аортального клапана (A₂) по уравнению непрерывности потока. Зная диаметр выносящего тракта левого желудочка (A₁), скорость кровотока на этом уровне (V₁), которую определяют в самом узком месте, можно определить площадь отверстия аортального клапана A₂ по формуле: A₂ = A₁ * (V₁/V₂). Пример расчета площади отверстия аортального клапана по уравнению непрерывности потока у больного с умеренным аортальным стенозом. A₂ = A₁ * (V₁/V₂) = (1,2 2 *π*110)/400 = 1,24 см 2 .
а — Допплерография в импульсном режиме: кровоток в выносящем тракте левого желудочка: V₁ =110 см/с.
б — Двумерная ЭхоКГ: диаметр выносящего тракта левого желудочка: D = 2,4 см. в — Непрерывноволновая допплерография стенотической струи: скорость V₂ = 400 см/с. Расчет площади отверстия аортального клапана по уравнению непрерывности потока «гибридным» методом: с помощью термодилюции и допплерографии аортального клапана.

2. Уравнение непрерывности потока. Согласно уравнению непрерывности потока, выведенному из закона сохранения масс, объемная скорость тока жидкости Q в замкнутой системе трубок постоянна при любом поперечном сечении трубки. В применении к аортальному стенозу это означает, что престенотическая объемная скорость кровотока и объемная скорость ее через стенозированный участок равны, причем она равна произведению площади поперечного сечения (А) на линейную скорость кровотока (V).

3. Эффективная площадь отверстия аортального клапана. При количественной оценке аортального стеноза, когда предполагается, что аортальное отверстие круглое, диаметр выносящего тракта левого желудочка (D) равен A₁ = π(D/2) 2 . Чтобы полнее использовать разрешающую способность ультразвука и точно определить место измерения клапана, исследование выполняют вдоль длинной оси сердца из парастернальной позиции датчика. Диаметр выносящего тракта левого желудочка определяют в середине систолы непосредственно проксимальнее плоскости кольца аортального клапана между межжелудочковой перегородкой и передней створкой митрального клапана; используют среднее значение 3-5 измерений. Скорость кровотока в выносящем тракте левого желудочка (V₁) определяют с помощью допплеровского исследования в импульсном режиме в плоскости «пяти камер» или вдоль длинной оси сердца из апикальной позиции датчика. Соответственно позиции датчика скорость измеряют ниже плоскости аортального клапана на 0,5 см проксимальнее престенотической зоны ускорения кровотока. Наконец, измеряют еще скорость струи крови V₂ c помощью непрерывноволновой допплерографии под контролем аудиосигналов. Тогда эффективную площадь отверстия аортального клапана (AVA = А₂) можно определить по формуле:

Подставляя в эту формулу значения максимальной или средней скорости кровотока, можно получить значение максимальной или средней площади отверстия аортального клапана. Точность метода была проверена в ряде экспериментальных и клинических исследований. При проведении исследования опытным специалистом воспроизводимость результата определения площади отверстия аортального клапана составляет 5-8%, так что если результат при втором измерении отличается от первого результата более чем на 0,15 см 2 , например при обследовании больного в отдаленном периоде или после добутаминовой нагрузочной пробы, то разницу можно считать клинически значимой.

Наибольшие трудности при расчете площади отверстия аортального клапана с помощью уравнения непрерывности потока отмечаются при определении диаметра выносящего тракта левого желудочка, особенно при неудовлетворительных условиях проведения УЗИ. Поскольку в формуле для определения площади отверстия клапана фигурирует квадрат диаметра, то при завышении его значения на 2 мм (например, при подстановке в формулу 22 мм вместо 20 мм) значение площади получается завышенным на 21% (например, она оказывается равной 1,0 см 2 вместо 0,8 см 2 ). Есть и другая трудность: допущение о том, что сечение выносящего тракта левого желудочка является круглым, а профиль потока крови уплощенным, часто не выполняется. Поэтому в некоторых случаях, в частности у больных с неудовлетворительными условиями для УЗИ из парастернальной позиции датчика, следует воздержаться от эхокардиографического определения площади выносящего тракта левого желудочка и воспользоваться данными определения ударного объема крови методом термодилюции при зондировании правых отделов сердца.

При определении площади отверстия аортального клапана в таком случае уже используют значение ударного объема, полученное при катетеризации полостей сердца, и значение интеграла линейной скорости кровотока по времени. Такой «гибридный» способ определения площади отверстия клапана на сегодняшний день является наиболее точным и особенно целесообразен в тех случаях, когда больному и без того планируется выполнить катетеризацию правых отделов сердца.

4. Функциональная площадь отверстия аортального клапана. В то время как при расчете эффективной площади отверстия аортального клапана (AVA_X) из уравнения непрерывности потока описываются престенотические и стенотические динамические соотношения, для оценки функциональной значимости стеноза в целом необходимо принимать во внимание также возникновение постстенотической турбуленции потока и феномен восстановления давления. Для этого рассчитывают функциональную площадь отверстия аортального клапана (так называемый коэффициент потери энергии), т.е. дополнительно учитывают также диаметр принимающей камеры, а именно восходящей аорты (A_A). Функциональную площадь отверстия аортального клапана (AVA_F), которую выводят из закона сохранения импульса и массы, рассчитывают следующим образом:

Это означает, например, что:

— при AVA_X, равной 1,0 см 2 , и диаметре аорты, равном 2,5 см (что соответствует площади поперечного сечения ее A_A 5 см 2 ), функциональная площадь отверстия аортального клапана составляет 1,25 см 2 и

— при AVA_X, равной 0,5 см 2 , и диаметре аорты 3,6 см (что соответствует площади поперечного сечения ее A_A 10 см 2 ) функциональная площадь отверстия аортального клапана составляет 0,53 см 2 .

В таблице ниже отражена зависимость между эффективной и функциональной площадью отверстия аортального клапана при различных диаметрах аорты. Среднее значение диаметра аорты выведено на основании результатов клинических исследований трех авторов, проведенных в общей сложности на 175 больных: Schobel и соавт.: 3,7±0,8 см; Baumgartner и соавт.: 3,1±0,6 см; Treat и соавт.: 3,55±0,4 см.

Зная наряду с эффективной площадью отверстия аортального клапана также диаметр аорты, можно определить энергию, теряемую при прохождении струи крови через стенозированный аортальный клапан, и нагрузку на левый желудочек. Эти параметры лучше объясняют появление клинических симптомов, чем эффективная площадь отверстия аортального клапана. Так, прогрессирующее расширение аорты даже при отсутствии изменений в аортальном клапане и постоянной анатомической, или эффективной, площади отверстия аортального клапана приводит к уменьшению функциональной площади отверстия аортального клапана. Еще одним преимуществом определения функциональной площади отверстия аортального клапана является то, что этот показатель сопоставим с площадью отверстия аортального клапана, определенной по формуле Горлина, в которой также учитываются условия кровотока и гемодинамика дистальнее стеноза.

е) Дополнительные допплеровские параметры:

1. Сопротивление аортального клапана («valvular resistance»). Сопротивление аортального клапана представляет собой отношение максимального градиента давления к объемной скорости потока через клапан и основывается, в отличие от уравнения Бернулли и выведенной из него формулы Горлина, на допущении о линейной зависимости между градиентом и объемной скоростью потока. Сопротивление клапанов сердца R можно определить с помощью допплерографии, используя в случае аортального клапана формулу:

где LVOT — выносящий тракт левого желудочка (left ventricular outflow tract).

Оказалось, что этот параметр лучше описывает гемодинамику при аортальном стенозе, чем площадь отверстия аортального клапана. Однако в ряде работ было показано, что сопротивление аортального клапана не является параметром, не зависящим от потока крови, и поэтому не имеет каких-либо преимуществ перед традиционными параметрами, которые количественно характеризуют аортальный стеноз (площадь отверстия аортального клапана, градиент давления на клапане, скорость потока).

2. Дополнительная систолическая работа. Дополнительная систолическая работа (SWL от англ, stroke work loss) представляет собой параметр, предложенный для количественной характеристики аортального стеноза. Рассчитывают SWL по представленной ниже формуле, в которой не фигурируют характеристики потока крови:

где P_LVSP — систолическое давление в левом желудочке.

Дополнительная систолическая работа, превышающая 25%, указывает на гемодинамически значимый аортальный стеноз и неблагоприятный прогноз. При расчете этого параметра особенности потока крови не учитываются, и в этом смысле SWL, конечно, уступает традиционному определению площади отверстия аортального клапана.

3. Отношение скоростей. Отношение скорости движения крови в выносящем тракте левого желудочка к скорости движения стенотической струи V₁/V₂ представляет собой упрощение уравнения непрерывности потока. Его определяют в дополнение к измерению площади отверстия аортального клапана, особенно при неудовлетворительных условиях лоцирования аорты из парастернальной позиции датчика. Значение V₁/V₂ меньше 0,25 указывает на гемодинамически значимый аортальный стеноз. Определение этого параметра особенно оправданно при наблюдении за больным в динамике, так как, полагая, что диаметр клапанного кольца остается постоянным, можно по соотношению скорости кровотока в выносящем тракте левого желудочка и через стенозированный клапан оценить изменение степени стеноза и гемодинамики.

4. Отношение фракции укорочения размера левого желудочка, или фракции выброса, к скорости кровотока. Для количественной оценки степени аортального стеноза предложено использовать отношение фракции укорочения (FS — Fractional Shortening) размера левого желудочка к максимальному градиенту давления, рассчитанному по упрощенному уравнению Бернулли ΔP=4V 2 . Это отношение как параметр отражает наряду со скоростью кровотока через стенозированный клапан также функцию левого желудочка, о которой судят по фракции укорочения размера левого желудочка, определяемой с помощью ЭхоКГ в М-режиме. Мнения о диагностической ценности этого параметра противоречивы.

В то время как Karpuz и соавт. для граничного значения этого параметра 0,8 показали довольно высокую чувствительность (97%) и специфичность (78%) в распознавании аортального стеноза (AVA≤0,53 см 2 /м 2 ) Otto и соавт., исследовавшие 382 больных с аортальным стенозом, выявили лишь весьма слабую корреляцию с результатами определения площади отверстия аортального клапана, рассчитанной по формуле Горлина. Фракция укорочения FS, как известно, при локальном нарушении сократительной функции миокарда желудочка бывает снижена, и, кроме того, нет тесной корреляции между фракцией укорочения FS, или глобальной сократительной функцией левого желудочка, и минутным объемом сердца, т.е. потоком крови через аортальный клапан. Этим можно объяснить слабую корреляцию с площадью отверстия аортального клапана, определенной по формуле Горлина при зондировании полостей сердца.

Учитывая перечисленные ограничения, Antonini-Canterin и соавт. предложили пользоваться модифицированным параметром, который представляет собой отношение фракции выброса левого желудочка, определенной при двумерной ЭхоКГ, к максимальной скорости кровотока. Этот параметр отражает тесную корреляцию с площадью отверстия аортального клапана, определенной при инвазивном исследовании. Однако у больных с аортальным стенозом, у которых имеется также митральная или аортальная недостаточность либо гипертрофия левого желудочка и связанное с ней уменьшение его размеров, предсказательная ценность этого параметра ограничена, так как хотя фракция выброса левого желудочка в этих случаях может быть в пределах нормы, ударный объем его снижен.

Графическое представление отношения времени ускорения потока крови ко времени изгнания. Слева — отношение, рассчитанное у больного с легким аортальным стенозом, справа — больного с тяжелым аортальным стенозом. АТ — время ускорения, ЕТ — время изгнания.

5. Отношение времени нарастания давления к периоду изгнания. Отношение времени нарастания давления в левом желудочке (АТ) к периоду изгнания (ЕТ)-АТ/ЕТ представляет собой параметр, который учитывает давно известный в клинике феномен, состоящий в том, что давление в левом желудочке при гемодинамически значимом аортальном стенозе, медленно повышаясь, достигает своего максимума лишь во второй половине систолы. При ЭхоКГ значение АТ/ЕТ, равное 0,3, является граничным; более высокие значения указывают на гемодинамически значимый аортальный стеноз. Поскольку как время нарастания давления в левом желудочке АТ, так и период изгнания зависят от функции желудочка, диагностическая ценность параметра АТ/ЕТ в отношении аортального стеноза ограничена.

ж) Значение допплер-эхокардиографии. Обобщая материал, изложенный выше, следует отметить, что ни один из названных дополнительных допплеровских параметров, предложенных для количественной оценки аортального стеноза, не имеет особого значения и по своей предсказательной ценности не превосходит традиционно определяемые параметры, в частности максимальную скорость, градиент давления и площадь отверстия аортального клапана. В некоторых случаях более предпочтительным может оказаться использование в расчетах отношения скоростей V₁/V₂.

1. Функциональная площадь отверстия аортального клапана. Для полной оценки изменений гемодинамики при аортальном стенозе следует определить функциональную площадь отверстия аортального клапана [так называемый коэффициент потери энергии]. Однако для этого необходимо определить весь комплекс параметров — площадь поперечного сечения выносящего тракта левого желудочка и скорость кровотока в нем, максимальную скорость стенотической струи и диаметр нисходящей аорты.

2. Эффективная площадь отверстия аортального клапана. Если диаметр восходящей аорты точно измерить из лево- или правосторонней парастернальной позиции датчика бывает невозможно, то следует рассчитать эффективную площадь отверстия аортального клапана с помощью уравнения непрерывности потока.

3. Отношение скоростей V₁/V₂. Если условия сканирования из парастернальной позиции оказываются неудовлетворительными и в связи с этим невозможно точно измерить размер аортального клапанного кольца, при расчетах ограничиваются отношением скорости движения крови в выносящем тракте левого желудочка к скорости движения стенотической струи V₁/V₂.

4. Скорость стенотической струи (V₂) и градиент давления. Если невозможно точно измерить скорость кровотока в выносящем тракте левого желудочка, ограничиваются лишь определением скорости стенотической струи V₂ и на ее основании рассчитывают градиент давления.

5. Качественная оценка. Если при допплерографии не удается отчетливо лоцировать стенотическую струю, независимо от того, вводится эхоконтрастный раствор или нет, то следует ограничиться лишь описанием особенностей аортального клапана (обызвествление, сепарация заслонок), левого желудочка (гипертрофия), а также результатов планиметрического определения площади отверстия аортального клапана по данным ЧПЭ.

Видео:Вывод уравнения неразрывности - Лекция 1Скачать

Видео ЭхоКГ аортального клапана — оценка, протокол исследования

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 29.1.2021

Видео:Основы ЭхоКГ: исследование аортального клапана.Скачать

Медицинский портал услуг

Видео:Основы ЭхоКГ исследование аортального клапанаСкачать

Методология количественной ЭхоКГ

Следовательно, объемы крови, проходящей через любые клапанные отверстия и камеры сердца за определенный отрезок времени, должны быть абсолютно эквивалентными друг другу (непрерывность потока). Другими словами, действует общеизвестный закон сохранения материи. Напротив, существенная разница в выбросе из левых и правых камер сердца свидетельствует о наличии внутрисердечного шунта или выраженной клапанной регургитации (прерывистость потока). Следовательно, если нам удалось рассчитать кровоток через один из клапанов, мы можем использовать эту информацию для интерпретации изменений кровотока через другие клапанные отверстия или внутрисердечный шунт.

Уравнение непрерывности потока обычно применяется для оценки площади отверстия АК у пациентов с аортальным стенозом. Оно основывается на допущении, что объем крови, поступающей в ВТ ЛЖ в результате каждой систолы (УО ЛЖ), равен объему крови, пересекающей плоскость АК. Выше уже было показано, что объем трансаортального кровотока пропорционален ИСВ в области ВТ ЛЖ и площади сечения клапанного отверстия.

Измерения, которые необходимо выполнить для последующих вычислений по данному методу, а их клиническое значение более подробно обсуждается главе. Важно отметить, что вместо измерения ИСВ нередко применяют упрощенный подход, предусматривающий измерение только пиковой скорости кровотока в области ВТ ЛЖ и в плоскости АК.

Параметры, которые необходимо измерить для уравнения однородности.

(1) Диаметр ВТ ЛЖ измеряется в парастернальном сечении по длинной оси (зеленая пунктирная линия).

(2) Для измерения ИС8 потока в области ВТ ЛЖ используется ИВ-допплерография.

(3) Для измерения ИСВ потока в области АК используется ПВ-допплерография.

Если хотя бы на одном из клапанов появляется регургитация, то антеградный кровоток через все клапаны перестает быть эквивалентным. Используя это несоответствие (прерывистость потока), мы можем оценить тяжесть регургитации, определив разницу объемов кровотока в разных точках сердца. Пропорциональная разность между антеградными потоками на двух различных клапанах сердца называется фракцией регургитации.

Лучше всего это можно понять на примере тяжелой митральной регургитации. Во время систолы из ЛЖ через его выходной тракт и аортальный клапан кровь выталкивается в систему большого круга кровообращения. Однако при наличии митральной недостаточности некоторый объем крови также выталкивается и назад, в ЛП.

Разница между объемом крови, наполняющей ЛЖ в диастолу, и объемом, вытолкнутым через ВТ ЛЖ в систолу (УО), и является объемом митральной регургитации.

УО ЛЖ рассчитывается по описанной ранее методике, а объем диастолического наполнения ЛЖ можно оценить путем измерения трансмитрального потока из ЛП через отверстие митрального клапана в диастолу. Фракция регургитации — это процентное выражение объема регургитации по отношению к величине объема антеградного кровотока через данный клапан. В случае митральной регургитации эти показатели рассчитываются.

Теоретически, подобную методику вычислений можно применить для оценки регургитации на любом клапане, где имеется возможность адекватно измерить кровоток в двух точках сердца, и при условии отсутствия внутрисердечных шунтов. На практике предпочтительными местами для измерений являются выходные тракты желудочков, так как результаты выполняемых здесь измерений заслуживают большего доверия, чем данные оценки потока на митральном или трикуспидальном клапане.

Важнейшим фактором, ограничивающим возможности метода количественной ЭхоКГ, является ошибка оператора. Значительная погрешность вычислений может быть обусловлена неточным измерением диаметра отверстий клапанов и выходных трактов желудочков, неверной регулировкой допплеровского режима и неспособностью выполнять эти измерения в одной и той же точке. В целом, для того чтобы стать специалистом в этом разделе исследования, требуются опыт и практика. Хорошим подспорьем является практика на «здоровых» субъектах, что позволяет проверить правильность сделанных измерений: объемы потоков в различных точках сердца должны быть более или менее одинаковыми. Полезно также оценивать сопоставимость количественных данных с другими параметрами, полученными в ходе исследования.

Наличие нескольких патологических состояний может также привести к неверным результатам или, по крайней мере, существенно осложнить расчеты. Для корректной оценки клапанной регургитации у пациента не должно быть внутрисердечных шунтов и наоборот. Наконец, при фибрилляции предсердий многие показатели могут существенно варьировать даже в 2 соседних систолах, поэтому измерения и вычисления необходимо производить более чем в 5 сердечных циклах, после чего находить среднее значение.

Видео:Приобретенные пороки сердца – эхокардиографическая диагностикаСкачать

Калькулятор площади аортального клапана

Аортальный клапан (АВ) — это полулунный клапан сердца. Площадь аортального клапана (AVA) берётся ради замера степени стеноза аорты (AS). Замеры, которые производятся во время эхокардиографии, используются для расчетов AVA. Найдите ударный объем (SV), поперечное сечение (CSA) и AVA, введя выводящий тракт левого желудочка (LVOT), интеграл скорости и времени (VTI).

• Калькулятор легочного сосудистого сопротивления (PVR)
• Калькулятор QT скорректированный интервал (формула Базетта)
• Калькулятор интервала электрического цикла сердца
• Калькулятор рабочего индекса инсульта правого желудочка (rvswi)
• Калькулятор объема крови сердца
• Тест оценки на предмет риска застойного инсульта
• Калькулятор сердечного выброса
• Калькулятор целевого сердечного ритма
• Тест на перемежающуюся хромоту
• Калькулятор индекса риска TIMI
• Калькулятор среднего артериального давления
• Калькулятор риска сердечно сосудистых заболеваний
• Калькулятор фракции выброса левого / правого желудочка
• Калькулятор шкалы риска инсульта CHA2DS2-VASc

Площадь аортального клапана = диаметр LVOT 2 * 0,78540 * VTI LVOT / VTI клапана аорты
CSA = (LVOT) см 2 = 0,785 x LVOT Диаметр
SV = 0,785 x диаметр 2 x VTI (LVOT)

• LVOT = Левый вертикулярный отток
• VTI = Интеграл скорости и времени
• CSA = Площадь поперечного сечения
• SV = Ударный объем

В случае, если зона аортального клапана меньше 1 квадратного сантиметра, то риск нарушения стеноза аорты высок.

Пример

Если LVOT составляет 1, LVOT (VTI) составляет 2 см, а VTI аортального клапана составляет 3 см.

CSA = 0,785 x 1 = 0,785 см 2
SV = 0,785 * 1 2 * 2 = 1,570 см3
Площадь аортального клапана = 1 2 * 0,78540 * 2/3 = 0,52 см 2

Следовательно, риск стеноза аорты высок.

Калькулятор площади аортального клапана (калькулятор AVA) позволяет косвенно определить чью-либо площадь аортального клапана. Вы можете использовать его для оценки тяжести аортального стеноза.

Прочитайте статью ниже, чтобы ознакомиться с формулой площади аортального клапана и эталонными значениями для этого измерения.

Аортальный клапан — это клапан, обнаруженный в сердце человека. Он расположен между левым желудочком и аортой, и это последняя структура в сердце, через которую проходит кровь, прежде чем она попадет в систематический кровоток. Когда левый желудочек сокращается, давление в левом желудочке повышается, и как только оно становится выше давления в аорте, аортальный клапан открывается и позволяет крови течь в аорту и, таким образом, в остальную часть тела.

Здесь вы можете найти самую важную информацию об области аортального клапана:

• Оценка площади аортального клапана может использоваться для оценки тяжести аортального стеноза.
• Если площадь аортального клапана меньше 1 см2 (0,155 дюйма2), это указывает на тяжелый аортальный стеноз.
• Мы можем классифицировать площадь аортального клапана как нормальную, если она находится в диапазоне 3–4 см2 (0,465–0,62 дюйма2).

Аортальный стеноз — это сужение отверстия аортального клапана. Это одна из наиболее распространенных и серьезных проблем с клапанами. Это состояние связано с ограничением тока крови из левого желудочка в аорту, что также может влиять на давление в левом предсердии. Многие пациенты с аортальным стенозом не испытывают каких-либо симптомов, однако, если кровоток сильно снижен, проявлением болезни могут быть:

• Боли в груди;
• Быстрое сердцебиение;
• Сбивчивое дыхание;
• Трудности при ходьбе на короткие расстояния;
• Опухшие ноги; а также
• Снижение физической активности.

Существуют разные способы лечения аортального стеноза, включая медикаментозное лечение, восстановление или замену клапана.

Ниже мы представляем формулу площади аортального клапана:

AVA = (LVOT2 * 0,7854 * VTI1)/VTI2,

AVA — площадь аортального клапана в см2;

LVOT — диаметр выводного тракта левого желудочка, см;

VTI1 — интеграл времени подклапанной скорости, см; а также

VTI2 — интеграл максимальной скорости через клапан, см.

В таблице ниже показаны эталонные значения площади аортального клапана. Как видите, нормальная площадь аортального клапана составляет 3–4 см2 (0,465–0,62 дюйма2).

Теперь вы знаете, как рассчитать площадь аортального клапана. Но как это сделать с помощью нашего калькулятора аортального клапана? Это действительно легко!

Для выполнения расчетов вам понадобятся три значения:

• LVOT — диаметр выходного тракта левого желудочка;
• VTI1 — интеграл времени подклапанной скорости; а также
• VTI2 — максимальный интеграл скорости по времени на клапане.

Предположим, что для нашего примерного пациента эти значения равны 2,5 см, 25 см и 50 см соответственно.
Уравнение будет выглядеть так:

AVA = (LVOT2 * 0,7854 * VTI1)/VTI2

АВА = (2,52 * 0,7854 * 25)/50

АВА = (6,25 * 0,7854 * 25)/50

Как видите, это значение не находится в пределах нормального диапазона площади аортального клапана. У этого пациента легкий аортальный стеноз.

Интересуетесь пороками клапанов? Ознакомьтесь также с нашим калькулятором митральной регургитации.

🔥 Видео

Аортальный стеноз Определение тяжести по рекомендациям ASEСкачать

(2023.03.27) Месяц Наталья Сергеевна - Аортальный порок сердцаСкачать

Трудные вопросы диагностики аортального стенозаСкачать

Алгоритм диагностики и лечения: стеноз аортального клапанаСкачать

Эхокардиография в диагностике и ведении пороков аортального клапана сердцаСкачать

Основы эхокардиографии: АОРТАЛЬНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ.Скачать

Аортальный стенозСкачать

Закон БернуллиСкачать

Аортальный стеноз - "Просто о сложном"Скачать

Протезирование аортального клапанаСкачать

ЭхоКГ (УЗИ сердца) с чего начатьСкачать

ОСНОВЫ ЭХОКАРДИОГРАФИИ. Митральный стенозСкачать

Болезни аортального клапана: аортальный стеноз, недостаточность аортального клапана.Скачать

Симпозиум "Все ли мы знаем про аортальный стеноз?"Скачать

Эхокардиографическая диагностика митрального стенозаСкачать