Тканевой допплер

Тканевой допплер (допплерография тканей, тканевая допплерография, TDI — Tissue Doppler Imaging) — это ультразвуковой метод визуализации и количественной оценки движения тканей миокарда и других структур сердца, основанный на эффекте Допплера. В отличие от традиционной допплерографии, которая измеряет скорость потока крови, тканевой допплер регистрирует низкоскоростные, высокоамплитудные сигналы, исходящие от движущихся стенок сердца, что позволяет оценить сократительную способность миокарда в различных фазах сердечного цикла. Метод широко применяется в кардиологии для диагностики систолической и диастолической дисфункции, ишемии миокарда, а также для оценки синхронности сокращений желудочков.

История

Разработка тканевого допплера началась в 1990-х годах как развитие методов цветового допплеровского картирования. Первые работы по применению допплеровского анализа для оценки движения миокарда были опубликованы в начале 1990-х годов, в частности, группой исследователей под руководством К. М. Сазерленда (K. M. Sutherland) и К. А. Флетчера (C. A. Fletcher). Однако активное внедрение метода в клиническую практику произошло в конце 1990-х — начале 2000-х годов, когда были разработаны алгоритмы, позволяющие отделять сигналы от движущихся тканей от сигналов от движущихся частиц крови. В России метод начал применяться в крупных кардиологических центрах с середины 2000-х годов.

Физические основы

Эффект Допплера заключается в изменении частоты отражённого ультразвукового сигнала при движении отражающей поверхности относительно источника. В ультразвуковой диагностике различают два основных режима:

• Потоковый допплер — регистрирует сигналы от движущихся эритроцитов (скорость крови обычно 10–100 см/с, низкая амплитуда).
• Тканевой допплер — регистрирует сигналы от движущихся тканей миокарда (скорость движения стенок сердца 1–20 см/с, высокая амплитуда).

Для выделения тканевого сигнала используются фильтры, подавляющие высокочастотные и низкоамплитудные сигналы крови, и усиливающие низкоскоростные, высокоамплитудные сигналы тканей. В современных ультразвуковых системах применяются специальные алгоритмы, такие как TDI-фильтрация и спектральный анализ, позволяющие получать количественные параметры движения миокарда.

Виды тканевого допплера

Спектральный тканевой допплер

Позволяет получать график изменения скорости движения миокарда во времени в одной точке (обычно в базальном или среднем сегменте стенки левого желудочка). На спектре выделяют три основных волны:

• S (systolic wave) — систолическая волна, отражает движение миокарда к верхушке сердца во время систолы желудочков.
• E (early diastolic wave) — ранняя диастолическая волна, отражает движение миокарда в сторону верхушки во время быстрого наполнения желудочков.
• A (atrial systolic wave) — предсердная волна, отражает движение миокарда в сторону верхушки во время систолы предсердий.

Цветовой тканевой допплер

Формирует цветное изображение (карту) скорости движения миокарда в реальном времени, накладываемое на серошкальное изображение сердца. Скорости кодируются цветом: движение к датчику (к верхушке) — красным, от датчика — синим. Позволяет оценить региональную сократимость, выявить зоны гипокинеза или акинеза.

Тканевой допплер с деформационной визуализацией (Strain Imaging)

Современная модификация метода, позволяющая оценить не только скорость, но и степень деформации (strain) и скорость деформации (strain rate) миокарда. Это даёт возможность количественно оценить сократимость отдельных сегментов сердца, независимо от движения всего сердца.

Технические характеристики

Для проведения тканевого допплера используются стандартные ультразвуковые датчики (обычно фазированные или секторные) с частотой 2–5 МГц. Основные параметры:

• Частота кадров — не менее 100–200 кадров в секунду (для цветового режима) для точной регистрации быстрых движений миокарда.
• Глубина сканирования — 10–20 см (в зависимости от размеров сердца).
• Разрешение по скорости — 0,1–1 см/с.
• Временное разрешение — 5–10 мс.

Применение в клинической практике

Оценка систолической функции

Тканевой допплер позволяет количественно оценить скорость движения миокарда в систолу (волна S). Снижение скорости S (менее 5–6 см/с в базальных сегментах) свидетельствует о систолической дисфункции левого желудочка. Метод более чувствителен, чем фракция выброса, для выявления ранних нарушений сократимости.

Оценка диастолической функции

Соотношение волн E и A (E/A) используется для оценки диастолической функции левого желудочка. Нормальное соотношение — E/A > 1. При нарушении расслабления (диастолическая дисфункция 1-го типа) соотношение снижается (E/A < 1). При псевдонормализации (2-й тип) отношение вновь становится > 1, но с изменёнными абсолютными значениями. Тканевой допплер позволяет дифференцировать эти состояния.

Выявление ишемии миокарда

При ишемии миокарда снижается скорость движения стенки в зоне ишемии, что может быть выявлено с помощью цветового тканевого допплера. Метод используется при стресс-эхокардиографии (с физической нагрузкой или фармакологической стимуляцией) для выявления скрытой ишемии.

Оценка синхронности сокращений

Тканевой допплер применяется для оценки внутрижелудочковой и межжелудочковой диссинхронии. Определяется задержка между началом систолы в различных сегментах миокарда. Задержка более 65–100 мс считается критерием диссинхронии, что может быть показанием для сердечной ресинхронизирующей терапии (имплантации бивентрикулярного электрокардиостимулятора).

Оценка функции правого желудочка

Тканевой допплер позволяет оценить движение стенки правого желудочка, в частности, скорость движения трикуспидального кольца (волна S). Снижение S менее 9–10 см/с свидетельствует о дисфункции правого желудочка.

Преимущества и ограничения

Преимущества

• Высокая чувствительность к ранним нарушениям сократимости.
• Количественная оценка (скорость, деформация), а не только качественная (визуальная).
• Возможность оценки диастолической функции.
• Независимость от формы желудочков (в отличие от фракции выброса).
• Относительная простота выполнения (входит в стандартный протокол эхокардиографии).

Ограничения

• Зависимость от угла сканирования (метод чувствителен к направлению движения миокарда относительно ультразвукового луча).
• Ограниченная воспроизводимость (зависимость от оператора, настроек аппарата).
• Необходимость высокого временного разрешения (требует современных ультразвуковых систем).
• Артефакты от дыхания и движения пациента.
• Сложность интерпретации при наличии выраженных рубцовых изменений миокарда.

Интересные факты

• Тканевой допплер позволяет выявить субклинические нарушения функции сердца у пациентов с сахарным диабетом, артериальной гипертензией или ожирением ещё до появления клинических симптомов.
• Метод используется для оценки функции миокарда у плодов и новорождённых с врождёнными пороками сердца.
• В некоторых исследованиях показано, что снижение скорости движения миокарда (волна S) является независимым предиктором неблагоприятного исхода у пациентов с сердечной недостаточностью.
• Тканевой допплер может быть использован для оценки функции левого предсердия (скорость движения стенки предсердия).

Источники

• Sutherland G. R., Stewart M. J., Groundstroem K. W. E. et al. Color Doppler myocardial imaging: a new technique for the assessment of myocardial function. Journal of the American Society of Echocardiography, 1994.
• Nagueh S. F., Smiseth O. A., Appleton C. P. et al. Recommendations for the Evaluation of Left Ventricular Diastolic Function by Echocardiography: An Update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography, 2016.
• Lang R. M., Badano L. P., Mor-Avi V. et al. Recommendations for Cardiac Chamber Quantification by Echocardiography in Adults: An Update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography, 2015.
• Рыбакова М. К., Алехин М. Н. Эхокардиография в клинической практике. М.: Медицина, 2010.
• Митьков В. В., Митькова М. Д. Ультразвуковая диагностика в кардиологии. М.: Видар, 2018.