Вступ
На сьогодні серед усіх хронічних ускладнень цукрового діабету (ЦД) центральне місце посідає ураження серця. Саме кардіоваскулярні порушення, що виникають у дітей із ЦД, стають основною причиною смертності дорослих пацієнтів і відіграють головну роль у розвитку раптової серцевої смерті [1, 2].
Електрокардіографія (ЕКГ) є найбільш об’єк–тивним, поширеним, доступним і дешевим методом обстеження серця. Хоча зміни при проведенні ЕКГ у хворих на ЦД виявляються у 66–89 % випадків, традиційні діагностичні ознаки ЕКГ мають у своїй більшості неспецифічний характер. До найчастіших ранніх проявів ураження серця у хворих на ЦД відносять зміни морфології зубця Т у вигляді інверсії, двофазності, згладженості або значного збільшення амплітуди із загостреною вершиною [3–6].
Водночас у Міжнародному науково-навчальному центрі інформаційних технологій і систем Національної академії наук та Міністерства освіти та науки України розроблена оригінальна технологія реєстрації та обробки одноканальної ЕКГ, яка отримала назву «фазаграфія» та реалізована у портативному комп’ютерному кардіодіагностичному комплексі «Фазаграф®» [7]. Технологія дозволяє одночасно визначати амплітудні та швидкісні параметри елементів електрокардіосигналу, проводити усереднення послідовності серцевих циклів у фазовому просторі. Такий метод усереднення ЕКГ забезпечив покращення якості оцінювання форми усередненого серцевого циклу порівняно з традиційним методом обробки ЕКГ у часовій області, тим самим надав можливість значно підвищити точність визначення показників реальних ЕКГ.
Окрім того, перехід до фазового портрету ЕКГ забезпечив можливість визначення низки додаткових інформативних ознак, які зазвичай приховані від лікаря при традиційному аналізі ЕКГ у часовій області. До таких показників в першу чергу належить параметр βТ, що характеризує симетрію зубця Т на фазовій площині, діагностично значущі зміни якого фактично не помітні при відображенні ЕКГ у часовій області та досі не використовувались у цифрових електрокардіографах. Відомо, що форма зубця Т на ЕКГ залежить від форми, тривалості та величини трансмембранних потенціалів дії в різних зонах міокарда. Збільшення симетрії зубця Т (βТ ≥ 0,72) пов’язують із зростанням регіональної дисперсії тривалості другої фази потенціалу дії, збільшенням трансмурального градієнта величини потенціалу дії та посиленням електричної негомогенності реполяризації внаслідок дисфункції кардіоміоцитів та їх апоптозу [8, 9]. Було доведено, що аналіз форми зубця Т у фазовому просторі істотно підвищує чутливість і специфічність електрокардіографічного обстеження [7].
Одночасно, технологія фазаграфії дозволила автоматично визначати та обчислювати показник середньоквадратичного відхилення симетрії зубця Т (СКВ βТ), що характеризує стабільність функціонування міокарда і варіабельність його морфології від кардіоциклу до кардіоциклу [10]. Проте зміни даного показника у дітей, а особливо у пацієнтів із ЦД 1-го типу (ЦД-1), залишаються невивченими.
Зважаючи на появу новітніх підходів до реєстрації та аналізу ЕКГ, на сьогодні актуальним завданням є подальше вивчення форми зубця Т у фазовому просторі та пошук нових маркерів дисфункції міокарда на ЕКГ, які були б корисні для застосування у дітей із ЦД-1.
Мета дослідження — вивчення додаткових маркерів дисфункції міокарда у дітей із ЦД-1 шляхом аналізу фазового портрету одноканальної ЕКГ.
Матеріали та методи
Дослідження базується на обстеженнях 83 пацієнтів віком від 4 до 16 років (середній вік — 11 ± 3,6 року), які перебували на стаціонарному лікуванні в міському ендокринологічному відділенні Дитячої клінічної лікарні № 6 Шевченківського району м. Києва з приводу ЦД-1. Всі пацієнти перебували на інтенсифікованій інсулінотерапії генно-інженерними аналогами інсуліну в режимі множинних ін’єкцій. Контрольну групу становили 95 практично здорових школярів гімназії № 59 м. Києва віком 12–16 років (середній вік — 13,84 ± 0,53 року). Умовами відбору дітей до контрольної групи були благополучний сімейний анамнез, відсутність гострих і тяжких хронічних захворювань, а також будь-яких скарг на момент проведення обстеження.
За допомогою зручного сенсора з пальцевими електродами комплексу «Фазаграф®» (Україна) у дітей і підлітків основної та контрольної груп досліджувалися й автоматично обчислювались традиційні та оригінальні характеристики ЕКГ першого стандартного відведення. Запис ЕКГ проводили у положенні сидячи в стані відносного спокою (рис. 1).
Дані було оброблено методами варіаційної статистики, вірогідність відмінностей оцінено на підставі t-критерію Стьюдента. Значення р < 0,05 вважали вірогідним.
Результати
У процесі дослідження було виявлено вірогідні відмінності між традиційними та оригінальними показниками одноканальної ЕКГ у дітей, хворих на ЦД-1, порівняно з практично здоровими школярами (табл. 1).
Встановлено, що у дітей із ЦД-1 на відміну від практично здорових школярів (табл. 1) вірогідно частіше виявляються (M ± m) збільшення амплітуди зубця Р (0,047 ± 0,020 мв проти 0,041 ± 0,020 мв відповідно, р < 0,05) та його тривалості (0,107 ± 0,020 с проти 0,101 ± 0,020 с відповідно, р < 0,05), подовження сегмента Q-Tc (0,441 ± 0,020 с проти 0,427 ± 0,020 с відповідно, р < 0,001) (рис. 2).
/47-2.jpg)
При проведенні тонкого аналізу морфології електрокардіосигналу на фазовій площині встановлено, що у дітей із ЦД-1 маркер міокардіальної дисфункції — симетричний зубець Т на ЕКГ (βТ ≥ 0,72) — виявлявся у 46,9 %, що відображає аналогічну картину, отриману при обстеженні групи контролю. Діти основної групи з βТ ≥ 0,72 суттєво не відрізнялися за віком і статтю, але в них (проти пацієнтів із нормальним показником симетрії зубця Т — βТ < 0,72) у середньому вища частота серцевих скорочень (M ± m) (86,9 ± 14,2 уд/хв проти 79,9 ± 13,1 уд/хв, р < 0,001), подовжений сегмент ST (у середньому 0,081 ± 0,030 с проти 0,053 ± 0,020 с, р < 0,001) при зменшенні тривалості зубця Т (0,234 ± 0,030 с проти 0,282 ± 0,030 с, р < 0,001) і його амплітуди (0,204 ± 0,080 мм проти 0,261 ± 0,090 мм, р < 0,001).
Згідно з табл. 1, суттєві відмінності між досліджуваними групами виявились у показнику середньоквадратичного відхилення (СКВ) симетрії зубця Т (βТ). Збільшення СКВ βТ виявлялось у 68,7 % відсотків дітей із ЦД-1 та лише у 30,5 % практично здорових школярів. Середнє значення СКВ βТ (M ± m) у дітей з ЦД-1 становило 0,086 ± 0,040 од., а у школярів — 0,059 ± 0,020 од. (p < 0,01). Для ілюстрації наведено динаміку показника СКВ βТ під час проведення вимірювання (рис. 3).
При проведенні аналізу групи пацієнтів із ЦД-1 виявилося, що для показника СКВ βТ характерними є гендерні відмінності. Так, у хворих дівчаток даний показник (M ± m) становить 0,091 ± 0,050 проти 0,079 ± 0,040 у хворих хлопчиків. На відміну від хворих дітей для практично здорових школярів дана закономірність не підтверджується.
Окрім того, спостерігається чітка тенденція до зростання показника СКВ βТ зі збільшенням тривалості захворювання на ЦД-1. Найбільшим цей показник (M ± m) виявився в групі дітей із тривалістю ЦД від трьох до п’яти років — 0,098 ± 0,050 од., у той час як у дітей з уперше виявленим ЦД-1 він становив 0,075 ± 0,040 од. (p < 0,05) (рис. 4).
Під час аналізу основної групи дітей залежно від глікемічного контролю (рівня глікованого гемоглобіну — HbA1c), виявлено, що на відміну від інших досліджуваних показників параметр СКВ βТ (M ± m) вірогідно зростає у дітей із субоптимальним контро–лем і контролем високого ризику (0,093 ± 0,050 од. та 0,085 ± 0,040 од. відповідно) порівняно з групою дітей з оптимальним контролем глікемії (0,054 ± 0,036 од.) (p < 0,05) (рис. 5).
Обговорення
У процесі дослідження було проаналізовано зміни традиційних та оригінальних показників ЕКГ першого стандартного відведення. Виявлено, що у дітей із ЦД-1 визначаються типові зміни традиційних показників ЕКГ, які відповідають даним інших авторів [4–6]. Проте виявлений типовий патерн є доволі неспецифічним [3] і його вкрай складно трактувати клініцисту, оскільки ці зміни можуть бути не лише наслідком ЦД, а, отже, встановлення діагнозу на доклінічній стадії тільки за результатами традиційного аналізу ЕКГ у часовій області залишається значно утрудненим.
Було отримано цікаві результати при аналізі ЕКГ у фазовому просторі. В той час як показник симетрії зубця Т (βТ) мав подібний розподіл як в основній групі, так і в групі контролю, показник СКВ βТ під час реєстрації електрокардіосигналу був вірогідно вищим у дітей із ЦД-1. Отримані результати свідчать про збільшення варіабельності форми зубця Т від кардіоциклу до кардіоциклу, а отже, про нестабільність функціонування міокарда у цієї групи дітей. За відсутності скарг та виявлення неспецифічних змін традиційних показників ЕКГ динаміка додаткового маркера міокардіальної дисфункції СКВ βТ може стати вирішальною щодо прийняття рішення з приводу ранньої профілактики хронічних ускладнень ЦД з боку серця.
Зниження показника СКВ βТ у пацієнтів із тривалістю ЦД від чотирьох місяців до трьох років, імовірно, пов’язано з тим, що ці пацієнти характеризуються кращим контролем діабету (пильна увага з боку батьків, намагання дотримуватися всіх рекомендацій лікаря, феномен «медового місяця») [11]. У період від трьох до шести років перебігу ЦД спостерігається тотальна загибель β-клітин зі збільшенням потреби в інсуліні, виникають субклінічні прояви хронічних ускладнень, може послаблюватися контроль за захворюванням, що пояснює найвищі цифри показника СКВ βТ у пацієнтів з такою тривалістю ЦД-1.
Гіперглікемія є основним етіологічним фактором у розвитку діабетичної кардіоміопатії. Вона підвищує рівень вільних жирних кислот та факторів росту, спричиняє порушення постачання та використання субстрату, гомеостазу кальцію і метаболізму ліпідів [12–14]. Крім того, гіперглікемія сприяє надмірному виробленню та вивільненню активних форм кисню, що викликає оксидативний стрес і призводить до аномальної експресії генів, дефектної трансдукції сигналу та апоптозу кардіоміоцитів [15]. Отже, відсутність оптимального контролю глікемії у дітей із ЦД-1 призводить до мультифакторного ураження міокарда та раннього розвитку діабетичної кардіоміопатії. Зростання нестабільності функціонування міокарда, що проявляється збільшенням показника СКВ βТ на ЕКГ, у дітей із ЦД-1 вкотре підтверджує негативний вплив гіперглікемії на стан серцевого м’яза.
Останнім часом все більше науковців наголошують на необхідності ранньої доклінічної діагностики хронічних уражень серця при ЦД [16, 17]. Обстеження дітей за допомогою кардіодіагностичного комплексу «Фазаграф®» дозволяє виявити та проаналізувати в автоматичному режимі найменші зміни електрокардіосигналу, при цьому відповідає всім вимогам скринінгового обстеження через зручний сенсор, портативны розміри, швидкість та неінвазивність процедури, наочність результатів [18].
Таким чином, збільшення показника СКВ βТ може використовуватися як додатковий діагностичний маркер ураження серця у дітей і підлітків із ЦД-1, особливо в умовах масового скринінгу.
Висновки
У процесі дослідження були встановлені раніше невідомі інформативні властивості показників одноканальної ЕКГ у дітей із ЦД-1, а саме:
1. У дітей із ЦД-1 на відміну від їх здорових однолітків формується типовий патерн традиційної ЕКГ, що характеризується високим і широким зубцем Р, подовженим інтервалом QTc, сплощеним та вузьким зубцем Т.
2. При тонкому аналізі морфології зубця Т на фазовій площині у дітей основної групи на відміну від групи контролю виявлено вірогідно вищий показник СКВ βТ, що свідчить про розвиток міокардіальної дисфункції у пацієнтів із ЦД-1.
3. Показник СКВ βТ вірогідно зростає зі збільшенням тривалості ЦД-1; групу високого ризику з розвитку серцево-судинних ускладнень становлять діти з тривалістю ЦД від трьох до п’яти років.
4. Субоптимальний контроль глікемії та конт–роль високого ризику значно посилюють нестабільність функціонування міокарда від кардіоциклу до кардіоциклу.
5. Раннє та систематичне скринінгове обстеження з подальшим аналізом ЕКГ у фазовому просторі та оптимальний контроль глікемії можуть знизити рівень хронічних ускладнень з боку серця у дітей із ЦД-1.
Конфлікт інтересів. Автор заявляє про відсутність конфлікту інтересів при підготовці даної статті.
Автор висловлює подяку акад. В.Г. Майданнику (кафедра педіатрії № 4 НМУ імені О.О. Богомольця, м. Київ) за допомогу у розробці дизайну дослідження та проф. Л.С. Файнзильбергу (МНУЦ ІТІС НАН та МОН України, м. Київ) за консультування з технічних аспектів.
Список литературы
1. McVeigh G.E., Gibson W., Hamilton P.K. Cardiovascular risk in the young type 1 diabetes population with a low 10-year, but high lifetime risk of cardiovascular disease // Diabetes Obes. Metab. — 2013. — Vol. 15. — P. 198-203. doi: 10.1111/dom.12013.
2. Konduracka E., Cieslik G., Galicka-Latala D. et al. Myocardial dysfunction and chronic heart failure in patients with long-lasting type 1 diabetes: a 7-year prospective cohort study // Acta Diabetol. — 2013. — Vol. 50. — P. 597-606. doi: 10.1007/s00592-013-0455-0.
3. Зак К.П., Попова В.В. Предсказание развития сахарного диабета 1-го типа и диагностика его асимптомной фазы с помощью антител к островкам Лангерганса поджелудочной железы у человека задолго до возникновения у него заболевания // Международный эндокринологический журнал. — 2016. — № 7(9). — С. 11-21. doi: 10.22141/2224-0721.7.79.2016.86414.
4. Лаптев Д.Н, Кураева Т.Л., Рябыкина Г.В. и др. Диагностическая значимость бессимптомной депрессии сегмента ST при проведении нагрузочного тестирования у детей и подростков с сахарным диабетом 1 типа и автономной нейропатией // Сахарный диабет. — 2015. — № 2. — С. 54-60. doi: 10.14341/dm2015254-60.
5. Serhiyenko V.A, Serhiyenko A.A. Cardiac autonomic neuropathy: Risk factors, diagnosis and treatment // World J. Diabetes. — 2018. — Vol. 9. — P. 1-24. doi: 10.4239/wjd.v9.i1.1.
6. Hayat S.A., Patel B., Khattar R.S., Malik R.A. Diabetic cardiomyopathy: mechanisms, diagnosis and treatment // Clinical Science. — 2004. — Vol. 107. — P. 539–557. doi: 10.1042/CS20040057.
7. Файнзильберг Л.С. Основы фазаграфии. — К.: Освіта України, 2017. — 264 с.
8. Zhen Z., Chen Y., Liu J.H. et al. Increased T-wave alternans is associated with subclinical myocardial structural and functional abnormalities in patients with type 2 diabetes // J. Cardiol. — 2016. — Vol. 68. — P. 329-34. doi: 10.1016/j.jjcc.2015.10.010.
9. Okada J., Washio T., Maehara A. et al. Transmural and apicobasal gradients in repolarization contribute to T-wave genesis in human surface ECG // American Journal of Physiology — Heart and Circulatory Physiology. — 2011. — Vol. 301. — P. 1. doi: 10.1152/ajpheart.01241.2010.
10. Морозик А.А., Файнзильберг Л.С. Диагностическая значимость сочетанного анализа электрокардиосигнала на фазовой плоскости и вариабельности ритма сердца у детей с диабетической кардиомиопатей // Международный журнал педиатрии, акушерства и гинекологии. — 2015. — № 1. — С. 11-17.
11. Neylon O.M., White M., O’Connell M.A., Cameron F.J. Insulin-dose-adjusted HbA1c-defined partial remission phase in a paediatric population — when is the honeymoon over? // Diabet. Med. — 2013. — Vol.30. — P. 627-628. doi: 10.1111/dme.12097.
12. Falcão-Pires I., Leite-Moreira A.F. Diabetic cardiomyopathy: understanding the molecular and cellular basis to progress in diagnosis and treatment // Heart Fail Rev. — 2012. — Vol. 17. — P. 325. doi: 10.1007/s10741-011-9257-z.
13. Maisch B., Alter P., Pankuweit S. Diabetic cardiomyopathy — fact or fiction? // Herz. — 2011. — Vol. 36. — P. 102-15. doi: 10.1007/s00059-011-3429-4.
14. Jaiswal M., Divers J., Urbina E.M. et al. SEARCH for Diabetes in Youth Study Group. Cardiovascular autonomic neuropathy in adolescents and young adults with type 1 and type 2 diabetes: The SEARCH for Diabetes in Youth Cohort Study // Pediatr Diabetes. — 2018. doi: 10.1111/pedi.12633.
15. Hashim Z., Zarina S. Osmotic stress induced oxidative damage: possible mechanism of cataract formation in diabetes // J. Diabetes Complications. — 2012. — Vol. 26. — P. 275-9. doi: 10.1016/j.jdiacomp.2012.04.005.
16. Somaratne J.B., Whalley G.A., Poppe K.K. et al. Screening for left ventricular hypertrophy in patients with type 2 diabetes mellitus in the community // Cardiovascular Diabe–tology. — 2011. — Vol. 10. — P. 29. doi: 10.1186/1475-2840-10-29.
17. Children and young people with diabetes: recognition and management / H. Hamilton, G. Knudsen et al. // Br. J. Nurs. — 2017. — Vol. 26, № 6. — P. 340-347.
18. Файнзильберг Л.С. Фазаграф® — эффективная информационная технология обработки ЭКГ в задаче скрининга ишемической болезни сердца // Клиническая информатика и телемедицина. — 2010. — Т. 6, № 7. — С. 22-30.
/46-1.jpg)
/47-1.jpg)
/48-1.jpg)
/48-2.jpg)