transmedТрансляционная медицинаTranslational Medicine2311-44952410-5155Almazov National Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia10.18705/2311-4495-2021-6-43-58transmed-674Research ArticleРАДИОЛОГИЯRADIOLOGYВычислительная оценка механоэластических свойств и парамагнитного контрастного усиления стенки восходящей аорты при остром инфаркте и некоронарных повреждениях миокарда, по данным динамической ЭКГ-синхронизированной МР-томографии (МР-эластометрии)Computational evaluation of mechano-elastic properties and of paramagnetic contrast enhancement of thoracic aortic wall in acute myocardial infarction and in non-coronarogenic myocardial damage, from the data of dynamic ECG-gated MRI (MR-elastometry)https://orcid.org/0000-0001-7978-5514УсовВ. Ю.UssovW. Yu.

Усов Владимир Юрьевич, д.м.н., профессор, заведующий отделением рентгеновских и томографических методов диагностики

ул. Киевская, д. 111а, Томск, 634012

Wladimir Yu. Ussov, Dr. Sci., Professor, Head of X-ray and Tomographic Methods of Diagnosis

Kievskaya str., 111a, Tomsk, 634012

ussov1962@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3611-1186ИгнатенкоГ. А.IgnatenkoG. A.

Игнатенко Григорий Анатольевич, д.м.н., член-корреспондент Национальной академии медицинских наук Украины, профессор, заведующий кафедрой пропедевтической и внутренней медицины, ректор

Донецк

Grigorii A. Ignatenko, Dr. Sci., Professor, Corresponding Member of the National Academy of medical sciences of Ukraine, Head of the Department of internal medicine, Rector

Donetsk

gai-1959@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1530-1327БергенТ. А.BergenT. A.

Берген Татьяна Андреевна, к.м.н., ведущий научный сотрудник, заведующий отделением лучевой диагностики

Новосибирск

Tatiana A. Bergen, Ph.D., leading researcher, Head of the Diagnostic Radiology Department of the Meshalkin

Novosibirsk

tbergen@yandex.ruШелковниковаТ. А.ShelkovnikovaT. A.

Шелковникова Татьяна Александровна, к.м.н., старший научный сотрудник отделения рентгеновских и томографических методов диагностики

ул. Киевская, д. 111а, Томск, 634012

Tatiana A. Shelkovnikova, Ph.D., senior researcher, X-ray and Tomographic Methods of Diagnosis, ResearchInstitute of Cardiology

Kievskaya str., 111a, Tomsk, 634012

БрильК. Р.BrilK. R.

Бриль Кристина Руслановна, аспирант ГНУ ФГБНУ «Российский научный центр хирургии

Москва

Kristina R. Bril, postgraduate student

Moscow

ХовринВ. В.KhovrinV. V.

Ховрин Валерий Владиславович, д.м.н., главный научный сотрудник

Москва

Valery V. Khovrin, Dr. Sci., Chief Researcher

Moscow

МаксимоваА. С.MaksimovaA. S.

Максимова Александра Сергеевна, к.м.н., старший научный сотрудник отделения рентгеновских и томографических методов диагностики

ул. Киевская, д. 111а, Томск, 634012

Aleksandra S. Maksimova, Ph.D., research fellow of of the department of roentgen and tomographic methods of diagnostics, Research Institute of Cardiology

Kievskaya str., 111a, Tomsk, 634012

БеличенкоО. И.BelichenkoO. I.

Беличенко Олег Игоревич, д.м.н., профессор, заместитель директора НИИ спорта и спортивной медицины

Москва

Oleg I. Belichenko, Dr. Sci., Professor, Deputy Director

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-1611-5000ТруфановГ. Е.TrufanovG. E.

Труфанов Геннадий Евгеньевич, д.м.н., профессор, главный научный сотрудник НИО лучевой диагностики, заведующий кафедрой лучевой диагностики и медицинской визуализации Института медицинского образования

Санкт-Петербург

Scopus Author ID: 6602602324

Gennady E. Trufanov, Dr. Sci., Professor, Chief Researcher of the Radiation Diagnostics Research Institute, Head of the Department of Radiation Diagnostics and Medical Imaging of the Institute of Medical Education

Saint Petersburg

trufanovge@mail.ruФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»; Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук», Научно-исследовательский институт кардиологииРоссияTomsk Polytechnic University; Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences, Cardiology Research InstituteRussian FederationГосударственная образовательная организация высшего профессионального образования «Донецкий национальный медицинский университет имени М. Горького»УкраинаDonetsk National Medical University of Maxim GorkyUkraineФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский Центр имени академика Е. Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияMeshalkin National Medical Research CenterRussian FederationФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук», Научно-исследовательский институт кардиологииРоссияTomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences, Cardiology Research InstituteRussian FederationФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научный центр хирургии имени академика Б. В. Петровского»РоссияPetrovsky Russian Scientific Center of SurgeryRussian FederationНаучно-исследовательский институт спорта и спортивной медицины Российского государственного университета физической культуры, спорта, молодежи и туризмаРоссияResearch Institute of Sports Medicine of the Russian State University of Physical Culture, Sport, Youth and TourismRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияAlmazov National Medical Research CentreRussian Federation202122022022864358Copyright © Усов В.Ю., Игнатенко Г.А., Берген Т.А., Шелковникова Т.А., Бриль К.Р., Ховрин В.В., Максимова А.С., Беличенко О.И., Труфанов Г.Е., 20222022Усов В.Ю., Игнатенко Г.А., Берген Т.А., Шелковникова Т.А., Бриль К.Р., Ховрин В.В., Максимова А.С., Беличенко О.И., Труфанов Г.Е.Ussov W.Y., Ignatenko G.A., Bergen T.A., Shelkovnikova T.A., Bril K.R., Khovrin V.V., Maksimova A.S., Belichenko O.I., Trufanov G.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://transmed.almazovcentre.ru/jour/article/view/674

Введение. Состояние аорты — ключевой фактор для прогноза жизни пациента, так как растяжение восходящей аорты в систолу определяет кровоснабжение миокарда в диастолу. МРТ с парамагнитным контрастным усилением (ПМКУ) обеспечивает надежную оценку патологического неоангиогенеза, однако на практике исследования аорты проводятся описательно, без расчета показателей механической прочности и растяжимости.Цель. Разработать и клинически апробировать на примере пациентов с атеросклеротическими повреждениями и миокардитом методику количественной оценки растяжимости и механической упругости аортальной стенки.Материалы и методы. Были обследованы 12 пациентов с острым инфарктом миокарда с подъемом сегмента ST, в качестве контрольной группы 11 пациентов без клинических и инструментальных признаков атеросклероза крупных артерий и аорты. Всем выполнено МРТ грудной клетки и сердца с ПМКУ и ЭКГ-синхронизацией. Рассчитывались показатели растяжимости аорты, растяжимости, нормированной на пульсовое АД, модуль Юнга стенки аорты, систолическое растяжение восходящей аорты (мл), индекс усиления стенки аорты при ПМКУ. Результаты. Растяжимость восходящей аорты снижалась для пациентов с миокардитом и острым инфарктом. Модуль Юнга и растяжимость восходящей аорты достоверно коррелировали с величиной индекса усиления стенки аорты при ПМКУ. Повреждение миокарда при остром инфаркте и миокардите отмечалось при снижении систолического расширения восходящей аорты ниже 10 мл за счет ее сниженной эластичности.Заключение. Существует взаимосвязь патологической аккумуляции парамагнетика в стенке восходящей аорты, снижения ее эластичности, уменьшения объема систолического расширения аорты и развития гипоперфузионного повреждения миокарда. Магнитно-резонансная эластометрия стенки аорты позволяет оценить нарушения растяжимости аорты и прогнозировать развитие ишемических повреждений в миокарде левого желудочка.

Background. The state of the aorta is a key factor in the prognosis of the patient’s life, since the distension of the ascending aorta in systole determines the blood supply to the myocardium in diastole. Paramagnetic contrast-enhanced MRI provides a reliable assessment of pathological neoangiogenesis, however, in fact, studies of the aorta are performed descriptively, without calculating mechanical strength and extensibility. Objective. To develop and clinically test on the patients with atherosclerotic lesions and myocarditis a method for quantitative assessment of extensibility and mechanical elasticity of the aortic wall.Design and methods. Were examined 12 patients with acute myocardial infarction with ST segment elevation, as a control group 11 patients without clinical and instrumental signs of atherosclerosis of large arteries and aorta. All underwent MRI of the chest and heart with paramagnetic contrast enhancement (PMCE) and ECG synchronization. The indices of aortic distensibility, distensibility normalized to pulse BP, Young’s modulus of the aortic wall, systolic distension of the ascending aorta (mL), index of strengthening of the aortic wall in PMCE were calculated.Results. Ascending aortic distensibility decreased in patients with myocarditis and acute infarction. Young’s modulus and distensibility of the ascending aorta significantly correlated with the value of the aortic wall enhancement index in PMCE. Myocardial damage in acute infarction and myocarditis was noted with a decrease in systolic expansion of the ascending aorta below 10 ml due to its reduced elasticity.Conclusion. There is a relationship between pathological accumulation of a paramagnet in the wall of the ascending aorta, a decrease in its elasticity, a decrease in the volume of systolic aortic dilation, and the development of hypoperfusion myocardial damage. Magnetic resonance elastometry of the aortic wall makes it possible to assess violations of aortic distensibility and predict the development of ischemic damage in the myocardium of the left ventricle.

vasa vasorumаортальная стенкамиокардитмодуль ЮнгаМРТ-эластометрияострый инфаркт миокардапатологический неоангиогенезэластичность аортыacute myocardial infarctionaortic elasticityaortic wallMRI elastometrymyocarditispathological neoangiogenesisvasa vasorumYoung’s modulusReferencesШляхто Е.В., Баранова Е.И. Основные направления снижения сердечно-сосудистой смертности: что можно изменить уже сегодня? Российский кардиологический журнал. 2020; 25(7):3983. DOI: 10.15829/1560-4071-2020-3983.Shlyakhto EV, Baranova EI. Central directions for reducing cardiovascular mortality: what can be changed today? Russian Journal of Cardiology. 2020; 25(7):3983. In RussianMushkambarov IN, Beresten NF, Tkachenko SB. Clinical-instrumental correlations of local elastic properties of the thoracic aorta in patients with coronary atherosclerosis. Regional blood circulation and microcirculation. 2020; 19(4):12–19. In RussianMushkambarov IN, Beresten NF, Tkachenko SB. Clinical-instrumental correlations of local elastic properties of the thoracic aorta in patients with coronary atherosclerosis. Regional blood circulation and microcirculation. 2020; 19(4):12–19. In RussianМартынов А.И., Синицын В.Е., Мамаев В.И. и др. Растяжимость аорты при артериальной гипертензии. Кардиология. 2001; (2): 59–65.Martynov AI, Sinitsyn VE, Mamaev VI, et al. Distensibility of the aorta in arterial hypertension. Cardiologia. 2001; (2): 59–65. In RussianМартынов А.И., Остроумова О.Д., Пустовитова Т.С. и др. Уровень систолического артериального давления как один из факторов, снижающих растяжимость аорты у пожилых больных с артериальной гипертензией. Российский кардиологический журнал. 2001; 6(5): 26–27Martynov AI, Ostroumova OD, Pustovitova TS, et al. The level of systolic blood pressure as one of the factors that reduce the extensibility of the aorta in elderly patients with arterial hypertension. Russian Journal of Cardiology. 2001; 6(5): 26–27. In RussianБокерия Л.А., Скопин И.И., Сазоненков М.А. и др. Расчет максимальной растяжимости аортального кольца на пространственной модели корня аорты. Клиническая физиология кровообращения. 2008; (3):60–64.Bokeria LA, Skopin II, Sazonenkov MA, et al. Calculation of the maximum extensibility of the aortic ring on the spatial model of the aortic root. Clinical physiology of circulation. 2008; (3):60–64. In RussianРегирер С.А., Левтов В.А. Основные гидродинамические закономерности движения крови по сосудам. В кн: Физиология кровообращения: Физиология сосудистой системы. Под ред. Б. И. Ткаченко. Л.: Наука, 1984. 55–91.Regirer SA, Levtov VA. The main hydrodynamic patterns of blood flow through the vessels. In. Physiology of circulation: Physiology of the vascular system. Ed. by BI Tkachenko. Leningrad. Science Publ. 1984. 55–91. In RussianКарпман В.Л., Орел В.Р. Импеданс артериальной системы и сердечная деятельность. Физиология человека. 1985; (4): 628–633.Karpman VL, Orel VR. Arterial system impedance and cardiac activity. Fiziologija cheloveka. 1985; (4): 628–633. In RussianДудко В.А., Карпов Р.С. Атеросклероз сосудов сердца и головного мозга. — Томск. STT, 2002. С. 416 .Dudko VA, Karpov RS. Atherosclerosis of the vessels of the brain and heart. Tomsk. STT Publ. 2002. P. 416. In RussianКлимов А.Н. Аутоиммунная теория атерогенеза и концепция модифицированных липопротеидов. Вестник Академии медицинских наук СССР. 1990; (11):30–37.Klimov AN. Autoimmune theory of atherogenesis and the concept of modified lipoproteins. Vestnik Akademii medicinskih nauk SSSR. 1990; (11):30–37. In RussianГрацианов Д.А., Иванова Д.Д., Карпов Р.С. Ревматизм у пожилых. Томск, Изд-во ТГУ. 1985. С. 231.Gratsianov DA, Ivanova DD, Karpov RS. Rheumatism in the elderly. Tomsk, TSU Publ. House. 1985. P. 231. In RussianУсов В.Ю., Бобрикова Е.Э., Максимова А.С. и др. Неинвазивная оценка микроваскуляризации каротидных бляшек по данным МРТ сонных артерий с парамагнитным контрастным усилением. Сибирский медицинский журнал. 2016; 31(3): 39–43.] DOI: 10.29001/2073-8552-2016-31-3-39-43.Ussov WYu, Bobrikova EE, Maksimova AS, et al. Noninvasive quantification of microvascular density in carotid atherosclerotic plaques using MRI with paramagnetic contrast enhancement. The Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2016; 31(3): 39–43. In RussianУсов В.Ю., Плотников М.П., Дель О.А. и др. МР-томография аортальной стенки с парамагнитным контрастным усилением в оценке эффективности длительного применения мексидола при атеросклерозе аорты. Вестник новых медицинских технологий. 2018; 25(1): 125–132. DOI: 10.24411/1609-2163-2018-15973.Ussov WYu, Plotnikov MP, Del’ OA, et al. Contrastenhanced MRI of the aortic wall in the efficiency evaluation of ethylmethylhydroxypiridine succinate (Mexidol) longterm use to prevent aortic atherosclerosis progression. Bulletin of new medical technologies. 2018; 25(1):125–132. In RussianForsythe RO, Newby DE, Robson JM. Monitoring the biological activity of abdominal aortic aneurysms Beyond Ultrasound. Heart. 2016; 102(11): 817–824. DOI: 10.1136/heartjnl-2015-308779.Forsythe RO, Newby DE, Robson JM. Monitoring the biological activity of abdominal aortic aneurysms Beyond Ultrasound. Heart. 2016; 102(11): 817–824. DOI: 10.1136/heartjnl-2015-308779.Whitlock MC, Hundley WG. Noninvasive Imaging of Flow and Vascular Function in Disease of the Aorta. JACC Cardiovasc Imaging. 2015; 8(9):1094–1106. DOI: 10.1016/j.jcmg.2015.08.001.Whitlock MC, Hundley WG. Noninvasive Imaging of Flow and Vascular Function in Disease of the Aorta. JACC Cardiovasc Imaging. 2015; 8(9):1094–1106. DOI: 10.1016/j.jcmg.2015.08.001.Михеев Н.Н. Осложнения стресс-эхокардиографии. Общая реаниматология. 2007; 3 (4): 88–92]. DOI: 10.15360/1813-9779-2007-4-88-92.Mikheyev NN. Complications due to stressechocardiography. General Reanimatology. 2007; 3(4): 88–92. In RussianСкрипник А.Ю., Фокин В. А., Мирончук Р.Р. и др. Оценка эластических характеристик стенки восходящего отдела аорты при помощи компьютерно-томографической ангиографии в режиме электрокардиографической синхронизации с расширенной постпроцессорной обработкой данных. Российский кардиологический журнал. 2019; 24(12):48–54. DOI: 10.15829/1560-4071-2019-12-48-54.Skripnik AYu, Fokin VA, Mironchuk RR, et al. Assessment of the elastic properties of the ascending aorta using electrocardiographic synchronized computed tomography angiography with advanced data processing. Russian Journal of Cardiology. 2019;24(12):48–54. In RussianStingl J, Musil V, Pirk J, et al. Vasa vasorum of the failed aorto-coronary venous grafts. Surg Radiol Anat. 2018; 40(7):769–778. DOI: 10.1007/s00276-018-2036-y.Stingl J, Musil V, Pirk J, et al. Vasa vasorum of the failed aorto-coronary venous grafts. Surg Radiol Anat. 2018; 40(7):769–778. DOI: 10.1007/s00276-018-2036-y.Moroni F, Ammirati E, Norata GD, et al. The Role of Monocytes and Macrophages in Human Atherosclerosis, Plaque Neoangiogenesis, and Atherothrombosis. Mediators Inflamm. 2019; 2019:7434376. DOI: 10.1155/2019/7434376.Moroni F, Ammirati E, Norata GD, et al. The Role of Monocytes and Macrophages in Human Atherosclerosis, Plaque Neoangiogenesis, and Atherothrombosis. Mediators Inflamm. 2019; 2019:7434376. DOI: 10.1155/2019/7434376.Терновой С.К., Белькинд М.Б., Веселова Т.Н. и др. Томография сердца. Научное издание. М. ГЭОТАР. 2018. С. 296.Ternovoy SK, Belkind MB, Veselova TN, et al. Tomography of the heart. Scientific publication. Moscow. GEOTAR Publ. 2018. P. 296. In RussianПуриня Б.А., Касьянов В.А. Биомеханика крупных кровеносных сосудов человека. Рига: Зинатне, 1980. С. 260.Purinya BA, Kasyanov VA. Biomechanics of large blood vessels of the human. Riga. Zinatne. 1980. P. 260. In RussianКаро К., Педли Т., Шротер Р. и др. Механика кровообращения. М: Мир. 1981. С. 624.Karo K, Pedley T, Shroeter R, et al. Mechanics of circulation. Moscow. Mir Publ. 1981. P. 624. In RussianZeldovich YaB. Higher mathematics for beginners. M: Nauka. P. 412. In Russian [Зельдович Я.Б. Высшая математика для начинающих. М: Наука. 1963. С. 412.Zeldovich YaB. Higher mathematics for beginners. M: Nauka. P. 412. In Russian [Зельдович Я.Б. Высшая математика для начинающих. М: Наука. 1963. С. 412.Gödde R, Kurz H. Structural and biophysical simulation of angiogenesis and vascular remodeling. Dev Dyn. 2001 Apr;220(4):387–401. DOI: 10.1002/dvdy.1118.Gödde R, Kurz H. Structural and biophysical simulation of angiogenesis and vascular remodeling. Dev Dyn. 2001 Apr;220(4):387–401. DOI: 10.1002/dvdy.1118.Ritman EL, Lerman A. The dynamic vasa vasorum. Cardiovasc Res. 2007 Sep 1;75(4):649–58. DOI: 10.1016/j.cardiores.2007.06.020.Ritman EL, Lerman A. The dynamic vasa vasorum. Cardiovasc Res. 2007 Sep 1;75(4):649–58. DOI: 10.1016/j.cardiores.2007.06.020.Врублевский А.В., Бощенко А.А., Богданов Ю.И. Возможности и ограничения трехмерной чреспищеводной эхокардиографии в диагностике атеросклероза грудного отдела аорты. Кардиология. 2019; 59(10S):22–30]. DOI: 10.18087/cardio.n692.Vrublevsky AV, Boshchenko AA, Bogdanov YuI. Possibilities and limitations of three-dimensional transesophageal echocardiography in the diagnosis of thoracic aorta atherosclerosis. Kardiologiia. 2019;59(10S):22–30. In RussianАлмазов В.А., Цырлин Е.В., Шляхто Е.В. Особенности регуляции центральной гемодинамики при пограничной артериальной гипертензии. Кардиология. 1984; 24(5): 105–111.Almazov VA, Zyrlin EV, Shlyakhto EV. Pecularities of regulation of central haemodynamics in borderline arterial hypertension. Kardiologia. 1984; 24(5): 105–111. In RussianНепомнящих Л.М. Морфогенез важнейших общепатологических процессов в сердце. Новосибирск. Наука. 1991. С. 352.Nepomnyashchikh LM. Morphogenesis of the most important general pathological processes in the heart. Novosibirsk. Science Publ. 1991. P. 352. In RussianGödde R, Kurz H. Structural and biophysical simulation of angiogenesis and vascular remodeling. Dev Dyn. 2001; 220(4):387–401. DOI: 10.1002/dvdy.1118.Gödde R, Kurz H. Structural and biophysical simulation of angiogenesis and vascular remodeling. Dev Dyn. 2001; 220(4):387–401. DOI: 10.1002/dvdy.1118.Ritman EL, Lerman A. The dynamic vasa vasorum. Cardiovasc Res. 2007; 75(4): 649–658. DOI: 10.1016/j.cardiores.2007.06.020.Ritman EL, Lerman A. The dynamic vasa vasorum. Cardiovasc Res. 2007; 75(4): 649–658. DOI: 10.1016/j.cardiores.2007.06.020.Paulus WJ, Tschöpe C. A Novel Paradigm for Heart Failure With Preserved Ejection Fraction. Comorbidities Drive Myocardial Dysfunction and Remodeling Through Coronary Microvascular Endothelial Inflammation. J.Am.Coll.Cardiol. 2013; 62: 263–271. DOI: 10.1016/j.jacc.2013.02.092.Paulus WJ, Tschöpe C. A Novel Paradigm for Heart Failure With Preserved Ejection Fraction. Comorbidities Drive Myocardial Dysfunction and Remodeling Through Coronary Microvascular Endothelial Inflammation. J.Am.Coll.Cardiol. 2013; 62: 263–271. DOI: 10.1016/j.jacc.2013.02.092.Караганов К.С., Лишута А.С., Беленков Ю.Н. Использование метода усиленной наружной контрпульсации в лечении пациентов с ишемической болезнью сердца. Рациональная фармакотерапия в кардиологии. 2020;16(4):579–584. DOI: 10.20996/1819-6446-2020-08-07.Karaganov KS, Lishuta AS, Belenkov YN. The Use of Enhanced External Counterpulsation in the Treatment of Patients with Coronary Artery Disease. Rational Pharmacotherapy in Cardiology 2020; 16(4): 579–584. In Russian

The authors declare that there are no conflicts of interest present.