Detection of left ventricular systolic dysfunction in patients with ischemic heart disease using spatial and frontal QRS-T angles of the electrocardiogram

Tamara A. Sakhnova; Сахнова Тамара Анатольевна; Elena V. Blinova; Блинова Елена Валентиновна; Yulia V. Dotsenko; Доценко Юлия Владимировна; Tatiana M. Uskach; Ускач Татьяна Марковна; Dmitrii V. Drozdov; Дроздов Дмитрий Владимирович

doi:10.26442/00403660.2024.04.202695

Detection of left ventricular systolic dysfunction in patients with ischemic heart disease using spatial and frontal QRS-T angles of the electrocardiogram

Authors: Sakhnova T.A.¹, Blinova E.V.¹, Dotsenko Y.V.¹, Uskach T.M.¹, Drozdov D.V.¹
Affiliations:
1. Chazov National Medical Research Center of Cardiology
Issue: Vol 96, No 4 (2024)
Pages: 337-341
Section: Original articles
URL: https://ter-arkhiv.ru/0040-3660/article/view/631527
DOI: https://doi.org/10.26442/00403660.2024.04.202695
ID: 631527

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Aim. To evaluate the possibilities of the spatial QRS-T angle (sQRS-Ta) and the frontal QRS-T angle (fQRS-Ta) to detect low left ventricular ejection fraction (LVEF) in patients with chronic coronary heart disease.

Materials and methods. We analyzed the data of 287 patients with chronic coronary artery disease, in 80 cases complicated by chronic heart failure with low LVEF. fQRS-Ta was calculated as absolute value of the difference between the frontal plane QRS and T axes. sQRS-Ta was calculated using the synthesized vectorcardiogram as a spatial angle between the integral QRS and T vectors.

Results. The fQRS-Ta values in the group were 70 [25; 141]°. sQRS-Ta values in the group were 96 [55; 148]°. There were correlations between fQRS-Ta and LVEF (r=-0.58; p<0.0001) and sQRS-Ta with LVEF (r=-0.63; p<0.0001). According to the ROC analysis, fQRS-Ta with a threshold value of >90° made it possible to identify patients with LVEF≤40% with a sensitivity of 85% and a specificity of 75% (area under the ROC curve 0.85±0.03) and patients with LVEF≤35% with 87% sensitivity and 69% specificity (area under the ROC curve 0.84±0.04). sQRS-Ta with a threshold value of >125° made it possible to identify patients with LVEF≤40% with a sensitivity of 86% and a specificity of 82% (area under the ROC curve 0.89±0.03) and patients with LVEF≤35% with sensitivity 93% and specificity 76% (area under the ROC curve 0.89±0.02).

Conclusion. In patients with chronic coronary artery disease, as the LVEF decreases, the frontal and spatial angles between the QRS and T vectors increase. These indicators with sufficiently high sensitivity and specificity make it possible to identify patients with reduced LVEF among patients with chronic coronary artery disease.

Keywords

frontal QRS-T angle, spatial QRS-T angle, left ventricular ejection fraction, synthesized vectorcardiogram, chronic ischemic heart disease

Full Text

Список сокращений

ВКГ – векторкардиограмма

ИБС – ишемическая болезнь сердца

ИМ – инфаркт миокарда

ЛЖ – левый желудочек

СД – сахарный диабет

ФВ – фракция выброса

ХСН – хроническая сердечная недостаточность

ЭКГ – электрокардиография, электрокардиограмма

Эхо-КГ – эхокардиография, эхокардиограмма

fQRS-Tа – фронтальный угол QRS-T

sQRS-Tа – пространственный угол QRS-T

Введение

Оценка фракции выброса левого желудочка (ФВ ЛЖ) является важным элементом диагностики и стратификации риска у больных с ишемической болезнью сердца (ИБС). У пациентов с ИБС выявление систолической дисфункции важно как с точки зрения определения прогноза, так и для оптимизации подходов к медикаментозному и немедикаментозному лечению [1, 2].

Высокая распространенность ИБС в популяции заставляет искать способы повышения информативности дешевых, широкодоступных методов, в частности ЭКГ, для своевременного выявления больных с высоким риском сердечно-сосудистых осложнений.

В последние годы неоднократно предпринимались попытки использовать ЭКГ для предварительного отбора пациентов с подозрением на наличие систолической дисфункции ЛЖ. В качестве ЭКГ-изменений, позволяющих заподозрить наличие низкой ФВ ЛЖ, упоминают фибрилляцию предсердий, блокаду левой ножки пучка Гиса, электрокардиостимуляцию желудочков. Обещающие результаты получены при решении подобных задач с привлечением искусственного интеллекта. Еще одним подходом к повышению информативности ЭКГ может стать изучение сложных трехмерных показателей, которые в настоящее время возможно вычислить с использованием обычных цифровых электрокардиограмм в 12 отведениях.

Цель работы – оценить возможности пространственного угла QRS-T (sQRS-Tа) и фронтального угла QRS-T (fQRS-Tа) для выявления низкой ФВ ЛЖ у больных с хронической ИБС и хронической сердечной недостаточностью (ХСН).

Материалы и методы

Из медицинской информационной системы отобраны истории болезни 287 пациентов с верифицированной хронической ИБС: 229 (80%) мужчин и 58 (20%) женщин, в возрасте 62 [55; 69] лет, находившихся на лечении в НИИКК им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦК им. акад. Е.И. Чазова». Диагноз ИБС устанавливался на основании комплексного клинико-инструментального обследования, включавшего проведение коронарографии. Диагноз ХСН поставлен в соответствии с действующими клиническими рекомендациями [3], все пациенты с ХСН имели повышение уровня мозгового натрийуретического пептида выше референтных значений.

В исследование не включались пациенты с артифициальным ритмом желудочков.

Электрокардиография

Регистрация и обработка цифровых ЭКГ производились с помощью компьютерного электрокардиографа с программным обеспечением Easy ECG (Атес Медика, Россия). Указанное программное обеспечение позволяет в автоматическом режиме преобразовать обычную 10-секундную запись ЭКГ в 12 отведениях в векторкардиограмму (ВКГ), произвести разметку усредненного кардиокомплекса и вычислить ряд количественных показателей ЭКГ и ВКГ. Регистрация ЭКГ производилась без фильтрации сигнала в полосе частот 0,05–150 Гц. ВКГ рассчитывалась в системе МакФи–Парунгао.

В данной работе fQRS-Tа вычислялся как модуль разницы между осью QRS и осью Т во фронтальной плоскости (при его значениях больше 180° значение угла fQRS-Tа приводилось к минимальному путем вычитания из 360°); sQRS-Tа рассчитывали с использованием синтезированной ВКГ как пространственный угол между интегральными векторами QRS и Т.

Эхокардиография

Для проведения трансторакальной эхокардиографии (ЭхоКГ) использовался ультразвуковой прибор Vivid 9, США. Для вычисления ФВ ЛЖ применялся биплановый метод дисков (модифицированный метод Симпсона) в В-режиме.

Статистический анализ

Статистический анализ данных проводился с использованием программного обеспечения MedCalc, (MedCalc Software BVBA, Бельгия). Непрерывные переменные представлены в виде медианы и межквартильного размаха [Q25; Q75]. Качественные переменные представлены в абсолютных и относительных величинах. Для оценки различий двух независимых количественных переменных использовался критерий Манна–Уитни. Для определения взаимосвязи между переменными проводился корреляционный анализ Спирмена. Статистически значимыми считали различия при p<0,05. Для описания информативности показателей использовали характеристические кривые (ROC-кривые). Чувствительность и специфичность критериев вычисляли по общепринятым формулам.

Результаты

Характеристики пациентов на момент обследования представлены в табл. 1.

*Таблица 1.* Характеристики пациентов на момент обследования *Table 1.* Patient characteristics at the time of examination
Характеристика	Значение
Возраст, лет	61,8±9,8
Мужской пол, абс. (%)	229 (80)
Артериальная гипертония, абс. (%)	242 (84)
Гиперлипидемия, абс. (%)	118 (41)
СД, абс. (%)	63 (22)
ИМ в анамнезе, абс. (%)	191 (67)
Чрескожное коронарное вмешательство в анамнезе, абс. (%)	113 (39)
Коронарное шунтирование в анамнезе, абс. (%)	23 (8)
ЧСС, уд/мин	65 [59; 76]
Курение с настоящее время, абс. (%)	68 (24)
Курение в анамнезе, абс. (%)	91 (32)
ИМТ, кг/м²	29 [26; 31]
ИМТ>25 кг/м², абс. (%)	150 (52)
ФВ ЛЖ, %	60 [39; 60]
ФВ ЛЖ≤40%, абс. (%)	80 (28)
ФВ ЛЖ≤35%, абс. (%)	54 (19)
Примечание. ЧСС – частота сердечных сокращений, ИМТ – индекс массы тела.

Значения fQRS-Tа в группе составили 70 [25; 141]°. Значения sQRS-Tа в группе составили 96 [55; 148]°. Статистически значимых различий как fQRS-Tа, так и sQRS-Tа в зависимости от пола не обнаружено, хотя имелась тенденция к более высоким значениям fQRS-Tа и sQRS-Tа у мужчин: fQRS-T у мужчин – 75 [29; 143]°, у женщин – 58 [17; 124]° (p=0,10); sQRS-Tа у мужчин – 99 [59; 149]°, у женщин – 89 [48; 137]° (p=0,068). Коэффициент корреляции между fQRS-Tа и sQRS-Tа составил 0,78 (p<0,001).

Корреляционные связи с возрастом как у fQRS-Tа (r=0,16; p=0,006), так и у sQRS-Tа (r=0,12; p=0,047) являлись слабыми, хотя и статистически значимыми.

Выявлены корреляционные связи fQRS-Tа с ФВ ЛЖ (r=-0,58; p<0,0001) и sQRS-Tа с ФВ ЛЖ (r=-0,63; p<0,0001). Как видно из рис. 1, по мере снижения ФВ ЛЖ значения fQRS-Tа и sQRS-Tа закономерно нарастали. Различия в значениях данных параметров для всех типов ХСН в зависимости от ФВ ЛЖ оказались статистически значимыми.

Рис. 1. Значения (медиана [25; 75-й процентиль]) fQRS-Tа и sQRS-Ta в зависимости от величины ФВ ЛЖ.

Fig. 1. The values (median [25th; 75th percentile]) of the frontal QRS-T angle (fQRS-Ta) and the spatial QRS-T angle (sQRS-Ta) depending on the value of the left ventricular ejection fraction (LVEF).

Учитывая значение применения у пациентов с ИБС имплантируемых сердечных устройств, критерием отбора для которых является снижение ФВ ЛЖ менее 35%, проведен дополнительный анализ чувствительности и специфичности значений фронтального и пространственного углов QRS-T для этой категории пациентов. Результаты ROC-анализа изученных показателей при выделении из общей группы больных с хронической ИБС пациентов с ФВ ЛЖ≤35% по сравнению с ФВ ЛЖ≤40% представлены в табл. 2.

*Таблица 2.* Результаты ROC-анализа изученных показателей при выделении из общей группы больных с хронической ИБС пациентов с ФВ ЛЖ≤40% и пациентов с ФВ ЛЖ≤35% *Table 2.* The results of the ROC-analysis of the studied indicators in the selection of patients with LVEF ≤40% and patients with LVEF≤35% from the general population of patients with chronic coronary artery disease (CAD)
Показатель	AUC±SE	Порог, градусы	Чувствительность, %	Специфичность, %
ФВ ЛЖ≤40%
sQRS-Ta	0,89±0,03	>125	86	82
fQRS-Tа	0,85±0,03	>90	85	75
ФВ ЛЖ≤35%
sQRS-Ta	0,89±0,02	>125	93	76
fQRS-Tа	0,84±0,04	>90	87	69
Примечание. AUC – площадь под ROC-кривой, SE – стандартная ошибка.

Таким образом, проведенный ROC-анализ показал, что изученные показатели позволяют выделять из общей группы больных с хронической ИБС пациентов как с ФВ ЛЖ≤40%, так и пациентов с ФВ ЛЖ≤35%. При оптимальных пороговых значениях большей информативностью (как чувствительностью, так и специфичностью) обладал sQRS-Ta. Иллюстрациями выявленных закономерностей могут служить следующие клинические примеры.

Пример 1

На рис. 2 представлены ЭКГ и ВКГ больного 65 лет. Диагноз: ИБС: постинфарктный кардиосклероз, стенозирующий атеросклероз коронарных артерий. ХСН 2а стадии, II функционального класса (NYHA). Гипертоническая болезнь III стадии, 3-й степени. Риск 4 (очень высокий). Гиперлипидемия. Сахарный диабет (СД) 2-го типа.

Рис. 2. ЭКГ и ВКГ больного с ИБС 65 лет с ФВ ЛЖ 35%. Ось QRS 27°, ось Т 141°, fQRS-Tа 114°, sQRS-Ta 152°.

Fig. 2. ECG and vectorcardiography of a 65-year-old CAD patient with LVEF of 35%. QRS axis is 27°, T axis is 141°, fQRS-Ta is 114°, sQRS-Ta is 152°.

Коронарография: передняя нисходящая артерия в среднем сегменте окклюзирована; огибающая артерия с неровными контурами; артерия тупого края в проксимальной трети субтотально стенозирована; правая коронарная артерия в проксимальном сегменте субтотально стенозирована; задняя боковая артерия в проксимальной трети окклюзирована; задняя нисходящая артерия в проксимальной трети субтотально стенозирована.

ЭхоКГ: расширены левые камеры сердца; зона акинезии с истончением передней стенки, межжелудочковой перегородки (верхушечные и частично средние сегменты) с дискинезом в этой области; глобальная систолическая функция ЛЖ снижена (ФВ ЛЖ 35%).

Пример 2

На рис. 3 представлены ЭКГ и ВКГ больного 64 лет. Диагноз: ИБС: постинфарктный кардиосклероз, стенозирующий атеросклероз коронарных артерий. ХСН 2а стадии, II функционального класса (NYHA). Гипертоническая болезнь III стадии, достигнут целевой уровень артериального давления. Риск 4 (очень высокий). Дислипидемия.

Рис. 3. ЭКГ и ВКГ больного с ИБС 64 лет с ФВ ЛЖ 57%. Ось QRS 34°, ось Т 87°, fQRS-Tа 53°, sQRS-Ta 50°.

Fig. 3. ECG and vectorcardiography of a 64-year-old CAD patient with LVEF of 57%. QRS axis is 34°, T axis is 87°, fQRS-Ta is 53°, sQRS-Ta is 50°.

Коронарография: передняя нисходящая артерия в среднем сегменте окклюзирована; 1-я диагональная артерия в проксимальной трети суботально стенозирована; огибающая артерия с неровными контурами; правая коронарная артерия с неровными контурами.

ЭхоКГ: полости сердца не увеличены; зона гипоакинезии миокарда по передней, передне-перегородочной стенкам (верхушечный сегмент). ФВ ЛЖ 57%.

Обсуждение

Изучение sQRS-Ta и fQRS-Tа привлекает внимание ученых уже на протяжении двух десятилетий. Проведенный в 2015 г. метаанализ, включивший 22 исследования и более 160 тыс. лиц, продемонстрировал связь увеличения sQRS-Ta и fQRS-Tа с более высокой частотой смерти от всех причин как в общей популяции, так и среди пациентов с подозрением на ИБС и среди больных с сердечной недостаточностью [4]. Однако точные патогенетические механизмы отрицательного прогностического значения увеличения этих показателей пока не до конца ясны.

sQRS-Ta и fQRS-Tа относят к так называемым показателям глобальной электрической гетерогенности миокарда; считается, что их изменения зависят от формы и длительности потенциалов действия в разных областях миокарда желудочков. У больных с ИБС на них могут оказывать влияние как изменение характеристик потенциала действия в зоне ишемии, так процессы электрического ремоделирования, связанные с изменениями ионных каналов и межклеточных соединений.

Выявленная нами связь увеличения fQRS-Tа и sQRS-Ta со снижением ФВ ЛЖ у больных с хронической ИБС согласуется с данными литературы. Так, в работе E. Kaya и соавт. [5] среди пациентов со стабильной стенокардией, направленных на коронарное шунтирование, у пациентов с увеличенным fQRS-Tа ФВ ЛЖ оказалась значительно ниже, при этом увеличенный fQRS-Tа стал независимым предиктором потребности в вазопрессорной поддержке в послеоперационном периоде и, соответственно, увеличения продолжительности пребывания в стационаре.

В работе B. Zadeh и соавт. [6] наличие увеличенного fQRS-Tа (90° и более) у больных с острым инфарктом миокарда (ИМ) с подъемом сегмента ST при сопоставлении с данными магнитно-резонансной томографии сердца с отсроченным контрастированием отражало больший объем поражения миокарда и более низкую ФВ ЛЖ.

Имеется целый ряд работ о связи увеличения fQRS-Tа с тяжестью поражения коронарного русла как у пациентов со стабильной хронической ИБС [7, 8], так и у больных c острым ИМ с подъемом сегмента ST [9]. Интересным представляется наблюдение об уменьшении значений fQRS-Tа в течение нескольких месяцев после успешных реваскуляризаций хронических окклюзий коронарных артерий [10].

Однако есть данные о связи увеличения sQRS-Ta у больных с хронической ИБС с наличием сопутствующих артериальной гипертонии, гиперлипидемии, СД и ожирения [11].

Возможно, на показатели глобальной электрической гетерогенности миокарда могут влиять и какие-то иные, пока неучтенные факторы. Так, высокие значения fQRS-Tа (больше 120°) сохранялись у 15% пациентов со стабильной ИБС после операции реваскуляризации миокарда и программы кардиореабилитации, что являлось независимым предиктором общей и сердечно-сосудистой смертности при наблюдении в течение 4 лет [12].

Заключение

У больных с хронической ИБС по мере снижения ФВ ЛЖ фронтальный и пространственный углы между векторами QRS и Т нарастают. Применение данных показателей позволяет предположить наличие у пациента ХСН с сохраненной, умеренно сниженной и низкой ФВ ЛЖ со статистической значимостью различий для каждого типа ХСН. Определение фронтального и пространственного углов с достаточно высокими чувствительностью и специфичностью позволяет выявлять среди больных с хронической ИБС пациентов со сниженной ФВ ЛЖ.

Раскрытие интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Disclosure of interest. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов. Авторы декларируют соответствие своего авторства международным критериям ICMJE. Все авторы в равной степени участвовали в подготовке публикации: разработка концепции статьи, получение и анализ фактических данных, написание и редактирование текста статьи, проверка и утверждение текста статьи.

Authors’ contribution. The authors declare the compliance of their authorship according to the international ICMJE criteria. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Источник финансирования. Авторы декларируют отсутствие внешнего финансирования для проведения исследования и публикации статьи.

Funding source. The authors declare that there is no external funding for the exploration and analysis work.

Информированное согласие на публикацию. Пациенты подписали форму добровольного информированного согласия на публикацию медицинской информации.

Consent for publication. Written consent was obtained from the patients for publication of relevant medical information and all of accompanying images within the manuscript.