04 Lelonek.p65
Transkrypt
04 Lelonek.p65
Małgorzata Lelonek Klinika Kardiologii I Katedry Kardiologii i Kardiochirurgii Uniwersytetu Medycznego w Łodzi, Uniwersytecki Szpital Kliniczny nr 3 Zastosowanie analizy zmienności rytmu serca w ocenie chorych z omdleniami wazowagalnymi Heart rate variability analysis in the assessment of patients with vasovagal syncope The autonomic nervous system plays a role in pathophysiology of vasovagal syncope. The disturbances in the autonomic nervous system can be measured by heart rate variability (HRV). Time and frequency domain analysis of HRV are valuable and reproducible noninvasive method assessing changes in sympathovagal balance in the patients with vasovagal syncope. Many studies documented the relation between heart rate variability in 24-hours analysis and during head-up tilt testing (HUTT) and the outcome of HUTT. Heart rate variability applied in a valuation of the tilt testing results can disclose the type of reaction leading to event and may identify persons susceptible to recurrent syncope. Key words: syncope, autonomic nervous system, heart rate variability Zmienność rytmu serca (HRV, heart rate variability) to chwilowe wahanie czasu trwania kolejnych odstępów R-R rytmu zatokowego, obserwowane w elektrokardiogramie holterowskim. Zmienność rytmu serca jest kontrolowana przez autonomiczny układ nerwowy [1]. Wpływ układu przywspółczulnego poprzez działanie acetylocholiny uwalnianej z zakończeń nerwu błędnego oraz noradrenaliny i adrenaliny — mediatorów układu współczulnego na kanały jonowe komórek węzła zatokowego prowadzi do zmian tempa ich powolnej spoczynkowej depolaryzacji [2]. W warunkach spoczynku przeważa aktywność nerwu błędnego, który jest modulatorem częstości pracy serca [3]. Po raz pierwszy zmienność rytmu serca opisali w 1965 roku Hon i Lee [4]. W latach 70. Ewing i wsp. [5] ujawnili, że na podstawie serii krótkich zapisów odstępów R-R można wykryć neuropatię u chorych na cukrzycę. Natomiast Wolf i wsp. w 1978 roku [6] po raz pierwszy opisali związek zagrożenia nagłą śmiercią u pacjentów po zawale z obniżoną zmiennością rytmu serca. W 1981 roku Akselrod i wsp. [7] wprowadzili analizę mocy widma przy użyciu ilościowej oceny odstępów R-R. Pozwoliło to zrozumieć wpływ układu autonomicznego na zmienność odstępów R-R [8]. Znaczenie kliniczne HRV określono pod koniec lat 80. Obniżone wskaźniki HRV stały się niezależnym i silnym czynnikiem ryzyka u chorych z ostrym zawałem serca [9– –11]. W dalszych latach, dzięki możliwościom analizy cyfrowej i wielokanałowych aparatów holterowskich, zapoczątkowano rozwój badań oceniających fizjologię i patologię wpływu układu autonomicznego na układ krążenia. Do oceny wskaźników HRV wykorzystuje się 24-godzinne zapisy EKG metodą Holtera, z uwzględnieniem godzin nocnych i wczesnych godzin porannych. Warunkiem wiarygodnej oceny HRV jest prawidłowa kwalifikacja zespołów QRS oraz artefaktów, a następnie eliminacja pobudzeń pozazatokowych z zastosowaniem odpowiednich filtrów. Według Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego (ESC, European Society of Cardiology) i Północnoamerykańskiego Towarzystwa Stymulacji i Elektrofizjologii (NASPE, North American Society for Pacing and Electrophysiology) ocena HRV obejmuje analizę czasową Adres do korespondencji: dr med. Małgorzata Lelonek Klinika Kardiologii I Katedry Kardiologii i Kardiochirurgii Uniwersytetu Medycznego ul. Sterlinga 1/3, 91–425 Łódź e-mail: [email protected] Forum Kardiologów 2004, 9, 3, 89–92 Copyright © 2004 Via Medica, ISSN 1425–3674 www.fk.viamedica.pl 89 Forum Kardiologów 2004, tom 9, nr 3 Tablica 1. Wskaźniki analizy czasowej zmienności rytmu serca (HRV, heart rate variability) [13] SDNN (standard deviation of normal RR intervals) — odchylenie standardowe wszystkich odstępów R-R rytmu zatokowego wyrażone w ms, opisujące całkowitą zmienność rytmu zatokowego SDANN (standard deviation of all five minute meen normal RR intervals) — odchylenie standardowe od średniej w kolejnych, 5-minutowych seriach odstępów R-R wyrażone w ms, umożliwiające ocenę wolno zmieniających się składowych HRV rMSSD (root mean square difference of among seccessive RR normal intervals) — pierwiastek kwadratowy ze średniej sumy kwadratów różnic między kolejnymi odstępami R-R, korelujący ze składową wysokich częstotliwości w zakresie analizy widmowej pNN50 (percentage of successive RR interval differences > 50 ms) — odsetek różnic między kolejnymi odstępami dłuższych niż 50 ms Tablica 2. Wskaźniki analizy częstotliwościowej widma według Biggera [9, 20] z zakresami Ultra niskie częstotliwości (ULF, ultra low frequency) — do 0,0033 Hz Bardzo niskie częstotliwości (VLF, very low frequency) — 0,0033–0,04 Hz — składowa odwzorowująca aktywność chemoreceptorów Niskie częstotliwości (LF, low frequency) — 0,04–0,15 Hz — składowa modulowana głównie przez układ współczulny, powiązana również z aktywnością baroreceptorów Wysokie częstotliwości (HF, high frequency) — 0,15–0,4 Hz — składowa modulowana przez układ przywspółczulny, związana ze zmianami oddechu i ciśnienia tętniczego Wskaźnik LF/HF — przedstawia współzależność obu typów modulacji wegetatywnej, przede wszystkim jednak stosowany do oceny aktywności układu współczulnego (tabl. 1), uwzględniającą wskaźniki „globalne” oraz analizę częstotliwościową (tabl. 2), stosowaną do zapisów krótkookresowych, najczęściej 5-minutowych. Analiza częstotliwościowa dostarcza danych o cykliczności zmieniających się odstępów R-R, co ma związek z następującymi procesami fizjologicznymi: oddychaniem, zmianami ciśnienia tętniczego i regulacją temperatury ciała. Cykle zmienności odstępów R-R nakładają się na siebie oraz podlegają zmianom zależnym od spontanicznych rytmów związanych z aktywnością człowieka. W rutynowych 12 odprowadzeniach elektrokardiogramu najczęściej nie dostrzega się cykliczności zmian odstępów R-R. Takiemu uporządkowaniu pod względem jakościowym i ilościowym służy komputerowa analiza odstępów R-R z wykorzystaniem metody matematycznej obróbki transformacji Fouriera (FFT, Fast Fourier Transformation) lub autoregresji. Czasowe i częstotliwościowe wskaźniki HRV zależą od siebie w dużym stopniu [12]. 90 Porównując obie metody analizy HRV, należy podkreślić, że analiza widma dostarcza informacji o dynamicznej równowadze układu wegetatywnego oraz ilościowej ocenie napięcia składowych współczulnej i przywspółczulnej, dlatego ma większe zastosowanie w ocenie chorych z omdleniami wazowagalnymi (analizę tę szczegółowo omówiono w dalszej części artykułu). Natomiast analiza czasowa służy głównie ocenie stopnia zmienności odstępów R-R rytmu zatokowego [13]. Kleiger i wsp. [14] zaobserwowali dużą powtarzalność parametrów HRV z 24-godzinnej rejestracji. Należy również podkreślić, że przemijające sytuacje, jak wysiłek fizyczny, zastosowanie krótkodziałających wazodylatorów czy chwilowe zamknięcie tętnicy wieńcowej — na przykład w czasie przezskórnej angioplastyki, wywołują krótkotrwałe zmiany we wskaźnikach HRV, które szybko osiągają wartości wyjściowe. Istnieje wiele doniesień na temat wpływu na parametry HRV różnych czynników, takich jak: wiek pacjenta, obecność choroby wieńcowej lub nadciśnienia tętniczego, leków przyjmowanych przez osobę badaną oraz płci [15–19]. U podłoża omdleń wazowagalnych leży nieprawidłowa reaktywność składowych układu autonomicznego. Zmienność rytmu serca jest powtarzalną metodą pozwalającą ocenić wpływ tonicznego napięcia układów współczulnego i przywspółczulnego na węzeł zatokowy podczas testu pochyleniowego [8, 21, 22]. Jednymi z pierwszych autorów, którzy ocenili parametry HRV podczas pionizacji, byli Pomeranz i Baselli [23]. W warunkach fizjologicznych z chwilą pionizacji wzrasta moc widma niskich częstotliwości (LF, low frequency), a maleje moc widma wysokich częstotliwości (HF, high frequency), co odpowiada pobudzeniu składowej współczulnej i zmniejszeniu napięcia składowej przywspółczulnej [18, 22, 23]. Wielu badaczy analizowało zmiany ciśnienia tętniczego i reakcje tętna w odpowiedzi na pionizację w trakcie testu pochyleniowego [24–27]. Na podstawie tych obserwacji stwierdzono, że moment pionizacji oraz pierwszych jej minut ujawnia zaburzenia równowagi w układzie autonomicznym i pozwala wnioskować o przebiegu i wyniku wspomnianego testu. Sneddon i wsp. [24] przedstawili porównywalne wartości parametrów HRV w pozycji leżącej u osób zdrowych i u chorych z omdleniami wazowagalnymi. Podstawowe różnice między osobami zdrowymi a pacjentami z omdleniami wazowagalnymi obserwuje się w momencie adaptacji układu autonomicznego do zmiany pozycji ciała. Pagani i wsp. [8] udokumentowali istotny wzrost wskaźnika widma LF/HF, odpowiadający pobudzeniu układu współczulnego w odpowiedzi na pionizację u osób zdrowych. U pacjentów z omdleniami wazowagalnymi, w przeciwieństwie do osób zdrowych i do chorych z omdleniami, ale z ujemnym wynikiem testu pochylenio- www.fk.viamedica.pl HRV w omdleniach wazowagalnych wego, w ciągu pierwszych 5 minut pionizacji nie obserwuje się tak dużego wzrostu mocy składowej współczulnej [25], natomiast napięcie składowej przywspółczulnej niedostatecznie się zmniejsza [28] lub, według innych badaczy, może wzrastać [29]. Natomiast Theodorakis i wsp. [31, 33] udowodnili, że u chorych z omdleniami wazowagalnymi, w porównaniu do osób zdrowych, silniej wyrażony jest wzrost mocy widma niskich częstotliwości (LF) podczas pionizacji i/lub niedostatecznie zmniejszone jest napięcie układu przywspółczulnego, wyrażone mocą widma wysokich częstotliwości (HF). Wielu badaczy opisywało zachowanie się układu współczulnego i przywspółczulnego przed omdleniem, skupiając uwagę na wzroście napięcia składowej współczulnej [32, 33]. Grimm i wsp. [34] udokumentowali obniżenie napięcia układu przywspółczulnego na 5 minut przed omdleniem, poza wzrostem napięcia układu współczulnego, w przeciwieństwie do Theodorakisa i wsp. [31, 33], którzy ujawnili wzrost napięcia mocy widma wysokich częstotliwości (HF). W piśmiennictwie opisywano istotnie wyższe napięcie składowych układu autonomicznego w czasie całego testu pochyleniowego u chorych z omdleniami wazowagalnymi niż u chorych z omdleniami i ujemnym wynikiem tego testu [35–37]. Chorzy z grup Vasovagal Syncope International Study (VASIS) nie różnili się istotnie pod względem wartości LF, HF i wskaźnika LF/HF w poszczególnych etapach testu pochyleniowego [35]. W czasie testu pochyleniowego analizowano również zmiany wielkości wskaźnika LF/HF, który Gielerak i wsp. uznali za najbardziej obiektywny parametr HRV w diagnostyce omdleń wazowagalnych [38]. W pracy Morillo i wsp. [25] wskaźnik LF/HF £ 6 po pierwszych 5 minutach pionizacji był wysoce charakterystyczny dla dodatnich wyników testu pochyleniowego (czułość — 88%, swoistość — 100% i pozytywna wartość predyktywna — 100%). Istotny wzrost wskaźnika LF/HF udokumentowano 2 minuty przed omdleniem [32, 35, 39, 40]. Natomiast Kouakam i wsp. [39] przedstawili obniżenie wartości wskaźnika LF/HF wywołane pionizacją jako parametr wysoce czuły (89%), swoisty (89%) i o dużej wartości predyktywnej dodatniej oraz ujemnej (86%) w przewidywaniu wyniku testu pochyleniowego. Badanie przeprowadzono jednak w niewielkiej grupie chorych, z analizą uwzględniającą jedynie dodatni lub ujemny wynik tego testu bez typu reakcji omdleniowej, co może wpływać na wyniki badania. Natomiast praca Ruiza i wsp. [41], uwzględniająca analizę wieloczynnikową, przedstawia zależność tylko między wiekiem chorych i parametrami HRV a nie wynikiem testu pochyleniowego. W piśmiennictwie podejmowano próby oceny układu autonomicznego podczas 24-godzinnego zapisu EKG metodą Holtera u chorych z omdleniami [35, 42]. www.fk.viamedica.pl Z badań wynika, że u pacjentów z omdleniami wazowagalnymi w czasie czuwania i snu występują istotnie (p < 0,001) wyższe napięcia składowych współczulnej i przywspółczulnej układu autonomicznego niż u osób z omdleniami i ujemnym wynikiem testu pochyleniowego [35]. Natomiast podczas snu u chorych z dodatnim wynikiem tego testu napięcie składowych układu wegetatywnego jest istotnie wyższe niż podczas czuwania, czego nie obserwuje się w grupie osób z ujemnym wynikiem testu [35]. Mogłoby to wskazywać na zaburzenia w układzie autonomicznym już w ocenie holterowskiej, poprzedzającej wykonanie testu pochyleniowego. Odmienne wyniki analizy HRV w godzinach nocnych u 40 chorych z omdleniami w przebiegu odruchu wazowagalnego otrzymali Lagi i wsp. [42]. Stwierdzili oni znamiennie (p < 0,05) niższe napięcie układu przywspółczulnego oraz wyższe napięcie układu współczulnego, wyrażone wzrostem wartości wskaźnika LF/HF. Badanie to jednak przeprowadzono w istotnie mniejszej grupie chorych. Rozbieżności stanowisk cytowanych badaczy wynikają najprawdopodobniej z małej liczby przebadanych pacjentów, różniących się pod względem wieku i protokołów badań, zazwyczaj bez uwzględnienia typów reakcji wazowagalnej. W piśmiennictwie posługiwano się najczęściej logarytmami naturalnymi wartości wskaźników HRV. Nie stosowano znormalizowanych jednostek, czyli odniesienia do całkowitej mocy widma, co ma istotne znaczenie w przypadku wyraźnych zmian aktywności składowych widma HRV oraz całkowitej mocy, występujących na przykład przy pionizacji. Problematyka omdleń wazowagalnych jest zagadnieniem bardzo złożonym, na który składają się patomechanizmy neurokardiogenne i neurohumoralne. Temat ten wymaga zatem dalszych badań z udziałem dużej liczby chorych, by ustalić wartości diagnostyczne analizy zmienności rytmu serca nie tylko w rozpoznawaniu omdleń wazowagalnych, ale również w leczeniu. U podłoża omdleń wazowagalnych leżą zaburzenia czynności układu autonomicznego. Zmienność rytmu zatokowego z analizą czasową i częstotliwościową jest nieinwazyjną, powtarzalną metodą, pozwalającą ocenić wpływ tonicznego napięcia układów współczulnego i przywspółczulnego na węzeł zatokowy. Zastosowanie analizy zmienności rytmu zatokowego w ocenie całodobowej i w czasie testu pochyleniowego w grupie chorych z omdleniami wazowagalnymi budzi duże zainteresowanie, choć nie ustalono dotychczas wartości diagnostycznej tej metody w rozpoznawaniu omdleń wazowagalnych. Słowa kluczowe: omdlenia wazowagalne, autonomiczny układ nerwowy, zmienność rytmu serca 91 Forum Kardiologów 2004, tom 9, nr 3 PIŚMIENNICTWO 1. Jalife J., Michaels D.C. Neural control of sinoatrial pacemaker activity. W: Levy M.N., Schwartz P.J. red. Vagal control of the heart: Experimental basis and clinical implications. Futura, Armonk 1994; 173. 2. Di Francesco D. The contribution of the pacemaker current (If) to generation of spontaneous activity in rabbit sino-atrial node myocytes. J. Physiol. (Lond.) 1991; 434: 23. 3. Levy M.N. Sympathetic-parasympathetic interactions in the heart. Circ. Res. 1971; 29: 437. 4. Hon E.H., Lee S.T. Electronic evaluations of the fetal heart rate patterns preceding fetal death: further observations. Am. J. Obstet. Gynecol. 1965; 87: 814. 5. Ewing D.J., Martin C.N., Young R.J., Clarke B.F. The value of cardiovascular autonomic function tests: 10 years’ experience in diabetes. Diabetes Care 1985; 8: 491. 6. Wolf M.M., Varigos G.A., Hunt D., Sloman J.G. Sinus arrhythmia in acute myocardial infarction. Med. J. Aus. 1978; 2: 52. 7. Akselrod S., Gordon D., Ubel F.A. i wsp. Power spectrum analysis of heart rate fluctuation: a quantitative probe of beat to beat cardiovascular control. Science 1981; 213: 220. 8. Pagani M., Lombardi F., Guzzetti S. i wsp. Power spectral analysis of heart rate and arterial pressure variabilities as a marker of sympatho-vagal interaction in men and conscious dog. Circ. Res. 1986; 59: 178. 9. Bigger J.T., Fleiss J.L., Steinman R.C. i wsp. Frequency domain measures of heart period variability and mortality after myocardial infarction. Circulation 1992; 85: 164. 10. Kleiger R.E., Miller J.P., Bigger J.T., Moss A.J. and Multicenter Post-Infarction Research Group. Decreased heart rate variability and its association with increased mortality after acute myocardial infarction. Am. J. Cardiol. 1987; 59: 256. 11. Malik M., Farell T., Cripps T., Camm A.J. Heart rate variability in relation to prognosis after myocardial infarction: selection of optimal processing techniques. Eur. Heart J. 1989; 10: 1060. 12. Bigger L.M., Albrect P., Steinman R.C. i wsp. Comparison of time and frequency domain-based measures of cardiac parasympathetic activity in Holter recordings after myocardial infarction. Am. J. Cardiol. 1989; 64: 536. 13. Heart rate variability: Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Circulation 1996; 93: 1043. 14. Kleiger R.E., Bigger J.T., Bosner M.S. i wsp. Stability over time of variables measuring heart rate variability in normal subjects. Am. J. Cardiol. 1991; 68: 626. 15. Huikuri H.V., Pikkujamsa S.M., Airaksinen K.E. i wsp. Sex-related differences in autonomic modulation of heart rate in middle aged subjects. Circulation 1996; 94: 122. 16. Malik M. Clinical guide to cardiac autonomic tests. Kluwer Academic Publishers, London 1998. 17. Malik M. Heart rate variability. Future Publishing Company, Armonk 1995. 18. Stein P.K., Kleiger R.E., Rottman J.N. Differing effects of age on heart rate variability in men and women. Am. J. Cardiol. 1997; 80: 302. 19. Umetani K., Singer D.H., McCraty R., Atkinson M. Twenty four hour time domain heart rate variability and heart rate: relations to age and gender over nine decades. J. Am. Coll. Cardiol. 1998; 31: 593. 20. Brignole M., Menozzi C., Gianfranchi L. i wsp. A controlled trial of acute and long-term medical therapy in tilt-induced neurally mediated syncope. Am. J. Cardiol. 1992; 70: 339. 21. Sutton R., Petersen M., Brignole M. i wsp. Proposed classification for tilt induced vasovagal syncope. Eur. J. C. P. E. 1992; 3: 180. 22. Vybiral T., Bryg R.J., Maddens M.E., Boden W.E. Effect of passive tilt on sympathetic and parasympathetic compo- 92 nents of heart rate variability in normal subjects. Am. J. Cardiol. 1989; 63: 1117. 23. Pomeranz B., Macaulay R.J.B., Candill M.A. i wsp. Assessment of autonomic function in humans by heart rate spectral analysis. Am. J. Physiol. 1985; 248: H151. 24. Sneddon J.F., Bashir Y., Murgotroyd F.D. i wsp. Do patients with neurally mediated syncope have augmented vagal tone? Am. J. Cardiol. 1993; 72: 1314. 25. Morillo C.A., Klein G.J., Jones D.L., Yee R. Time and frequency domain analyses of heart rate variability during orthostatic stress in patients with neurally mediated syncope. Pacing Clin. Electrophysiol. 1998; 21: 2411. 26. Gilligan D.M., Nihoyannopoulos P., Chan W.L., Oakley C.M. Investigation of a hemodynamic basis for syncope in hypertrophic cardiomyopathy — use of head-up tilt test. Circulation 1992; 85: 2140. 27. Pongiglione G., Fish F.A., Strasburger J.F., Benson W. Heart rate and blood pressure response to up-right tilt in young patients with unexplained syncope. J. Am. Coll. Cardiol. 1990; 16: 165. 28. Lippman N., Kenneth M. Stein, Lerman B.B. Failure to decrease parasympathetic tone during upright tilt predicts a positive tilt-table test. Am. J. Cardiol. 1995; 75: 591. 29. Morillo C.A., Ellenbogen K.A., Klein G.J. Head-up tilt-testing: the balance of evidence. Br. Heart J. 1995; 73: 583. 30. Lipsitz L.A., Mietus J., Moody G., Goldberger A.L. Spectral characteristics of heart rate variability before and during postural tilt. Relations to aging and with syncope. Circulation 1990; 81: 1803. 31. Theodorakis G.N., Kremastinos D.T., Avrambos G.T. i wsp. Heart rate variability in patients with vasovagal syndrome. Pacing Clin. Electrophysiol. 1992; 15: 2221. 32. Lipsitz L.A., Mietus J., Moody G., Goldberger A.L. Spectral characteristics of heart rate variability before and during postural tilt. Relations to aging and with syncope. Circulation 1990; 81: 1803. 33. Theodorakis G.N., Kremastinos D.T., Avrambos G.T. i wsp. Heart rate variability in patients with vasovagal syndrome. Pacing Clin. Electrophysiol. 1992; 15: 2221. 34. Grimm W., Wirths A., Hoffmann J., Menz V., Maisch B. Heart rate variability during head-up tilt testing in patients with suspected neurally mediated syncope. Pacing Clin. Electrophysiol. 1998; 21: 2411. 35. Lelonek M. Wartość wywiadu, testu pochyleniowego i analizy zmienności rytmu serca w diagnostyce omdleń o niewyjaśnionej etiologii. Pol. Przegl. Kardiol. 2004; 1: 69. 36. Sheldon R., Sexton E., Koshman M.L. Usefulness of clinical factors in predicting outcomes of passive tilt tests in patients with syncope. Am. J. Cardiol. 2000; 85: 360. 37. Sheldon R., Splewinski J., Killam S. Reproducibility of isoproterenol tilt table tests in patients with syncope. Am. J. Cardiol. 1992; 69: 1300. 38. Gielerak G., Makowski K., Kramarz E. i wsp. Omdlenia niewyjaśnionego pochodzenia. Zmienność rytmu serca podczas testu pochyleniowego. Kardiol. Pol. 2002; 57: 403. 39. Kouakam C., Lacroix D., Zghal N. i wsp. Inadequate sympathovagal balance in response to orthostatism in patients with unexplained syncope and a positive head up tilt test. Heart 1999; 82: 312. 40. Kowalski M. Zastosowanie analizy zmienności rytmu zatokowego w ocenie wyników próby pionizacji u osób z nawracającymi omdleniami niewyjaśnionego pochodzenia. ESS 1996; 3: 38. 41. Ruiz G.A., Madoery C., Arnaldo F., Menendez C., Tentori M.C. Frequency-domain analysis of heart rate variability during positive and negative head-up tilt test: importance of age. Pacing Clin. Electrophysiol. 2000; 23: 325. 42. Lagi A., Tamburini C., Fattorini L., Cencetti S. Autonomic control of heart rate variability in vasovagal syncope: a study of the nighttime period in 24-hours recordings. Clin. Auton. Res. 1999; 9: 179. www.fk.viamedica.pl