Сущность рентгенометрии заключается в количественном определении морфологических и функциональных показателей сердца.
Морфологические показатели рентгенометрии
Поперечник сердца определяется по Moritz. На прямой рентгенограмме через остистые отростки позвоночника проводится срединная линия тела. От нее к наиболее удаленным точкам левого и правого контуров сердца опускаются перпендикуляры Ml и Mr (рис. 24). Длина их в сумме составит поперечный размер сердца Tr. Поперечник сердца у мужчин 19 - 21 года в норме составляет 14,0 см, 22 - 50 лет - 15,5 см. У женщин соответственно 12,7 см и 13,5 см (И. Х. Рабкин и соавт., 1975).
Сердечно-легочный коэффициент - Tr/D - это процентное соотношение поперечника сердца Tr к внутреннему диаметру D грудной клетки, проведенному на прямой рентгенограмме на уровне правого купола диафрагмы (см. рис. 24). В норме сердечно-легочный коэффициент составляет 50%.
Рис. 24. Определение поперечника сердца, сердечно-легочного коэффициента, коэффициента Мура, аорты (А).
Объем сердца дает представление о размерах сердца в целом, в то время как поперечник сердца и сердечно-легочный коэффициент характеризуют их только в передней прямой проекции. Величина объема сердца не абсолютна, а относительна.
Существует много рентгенологических методов определения объема сердца, но все они не могут дать точной величины, так как измеряемый силуэт не дает представления об истинных размерах сердца. Он включает в себя большую часть восходящего отдела аорты и легочной артерии, а это составляет около 200 мл. Поэтому важное значение при определении объема сердца имеет учет изменений его величины при динамических исследованиях больного во время лечения, после оперативного вмешательства на сердце или влияния отдельных факторов внешней среды.
Трудности определения объема сердца состоят в том, что сердце является сложным объемным образованием, атипичной геометрической формы. Различные авторы сравнивали ее с эллипсом, с параболоидом, характеризовали как промежуточную между шаром и эллипсоидом и т. д., вводя при этом постоянную величину - коэффициент поправки. Определению объема сердца мешают и методические погрешности: рентгенография сердца иногда производится с разной степенью задержки дыхания исследуемым, с несоблюдением условий пробы Вальсальва - исследуемый должен открыть рот (это требование, кстати, относится ко всем видам рентгенологического исследования), не учитывался ортостатический эффект, который давал разные результаты в небольшой промежуток времени (К. Б. Тихонов, 1968).
Определением объема сердца в нашей стране и за рубежом занимались многие исследователи: Л. Л. Гольст, 1929; Ю. А. Бурлаченко, 1927; Я. Л. Шик, 1935 - 1940; А. С. Домбровский, 1938; М. М. Владысик и Б. М. Сосина, 1939; А. В. Гринберг и Ю. И. Вайнштейн, 1950; Д. П. Лутаи и др.
В настоящее время определением объема сердца в клинической практике занимаются И. Л. Арабей, 1950 - 1978; И. Б. Гуревич, 1957 - 1970; М. А. Иваницкая и И. И. Рушанев, 1966 - 1975; И. Х. Рабкин, Э. А. Григорян, Г. С. Ажеганова, 1968 - 1971 и др.
Из многих методов вычисления объема сердца наибольшее применение до сих пор имеет метод Rohrer-Kahlstorf (1916 - 1933), выражающийся в формуле: V = 0,63 x Fa x Lm, где V - объем сердца; 0,63 - коэффициент, учитывающий форму сердца: средняя величина между аналогичными коэффициентами для шара (0,66) и эллипсоида вращения (0,59); Fa - площадь, измеренная в прямой проекции; Lm - максимальный диаметр в левой боковой проекции, то есть наибольшее расстояние от передней до задней стенки (рис. 25).
Рис. 25. Определение объема сердца по Рореру в прямой и левой боковой проекции.
М. А. Иваницкая и И. И. Рушанов (1966) модифицировали формулу Rohrer-Kahlstorf и определяли объем сердца по рентгенограммам в трех проекциях - прямой, первой и второй косых по формуле: V = 0,63 x А x ((t1 + t2)/2), где 0,63 - коэффициент, учитывающий форму сердца; А - площадь сердца, измеренная в прямой проекции; t1 - глубинный диаметр сердца в первом косом положении, составляющий расстояние от наиболее отдаленной точки контрастированного пищевода до наибольшей выпуклости переднего контура сердца; t2 - глубинный диаметр во втором косом положении, то есть наибольшее расстояние между передним и задним контурами сердца. В последнее время для измерения объема сердца авторы учли модификацию И. Х. Рабкина и Э. А. Григоряна формулы Rohrer-Kahlstorf и пользуются формулой: V = 0,32 x l x b x ((t1 + t2)/2), где l - длинник сердца, b - косой размер, 0,32 - коэффициент для расстояния «фокус-пленка» 100 см (М. А. Иваницкая, 1975).
И. Х. Рабкин и соавт. (1968, 1975) определяют объем сердца по формуле Rohrer-Kahlstorf, выражая ее как V = Klbt max, где К - коэффициент для различных расстояний «фокус-пленка»; l - длинный диаметр сердца, проводится на прямой рентгенограмме от верхушки сердца до правого атриовазального угла; b - поперечный диаметр, проводится от правого кардиодиафрагмального угла к нижнему краю второй дуги слева; t - глубинный диаметр в левой боковой проекции, то есть наибольшее расстояние от переднего контура сердца до переднего контура контрастированного пищевода.
И. Х. Рабкин и соавт. (1975) определяют объем сердца при разных фокусных расстояниях, с учетом вычисленного для них коэффициента по формуле: V = 0,5 x ((f - 10)³(f - 20)/f³) x lbt max, где 0,5 - поправочный коэффициент на расстояние; f - расстояние от фокуса трубки до пленки; цифры 10 и 20 - глубина залегания сердца от пленки.
Коэффициент - постоянная величина, зависящая от формы сердца и фокусного расстояния. При фокусном расстоянии 100 см коэффициент составляет 0,32, при 185 см - 0,4. Авторы считают, что при соблюдении стандартных технических условий рентгенографии с учетом масштаба проекционных увеличений и искажений определение объема сердца можно провести по обычной рентгенограмме при разных фокусных расстояниях и нужда в телерентгенографии отпадает.
Чтобы упростить расчеты по предложенной формуле, И. Х. Рабкин и соавторы построили номограмму по принципу графического сложения логарифмов (рис. 26).
Рис. 26. Номограмма для определения объема сердца.
Номограмма имеет шкалы: l, b, t max, которые отображают соответствующие размеры сердца в сантиметрах; объем сердца в см³ при коэффициенте 0,32 отображается шкалой V. Свободная шкала является вспомогательной.
Деления на шкалах l, b, t max равны f (log x).
Для определения объема сердца по номограмме необходимо соединить прямой линией соответствующие точки на шкалах l и b, а затем от точки пересечения этой линии со свободной шкалой провести прямую к точке, соответствующей значению t max. Точка пересечения этой прямой со шкалой V дает объем сердца.
Klepzig и Frisch (1967) определяют объем сердца по прямой и левой боковой рентгенограмме по формуле Rohrer-Kahlstorf. При этом на прямой рентгенограмме контурам сердца авторы графически придают формулу эллипса, а затем от наиболее отдаленных точек контура сердца проводят два взаимно перпендикулярных диаметра.
Bardeen (1922) определял объем сердца по телерентгенограмме в прямой проекции и предложил формулу: V = 0,53 А1,5, где 0,53 - коэффициент поправки между шаром и эллипсом; А1,5 - передняя площадь сердца, определяемая планиметрически, возведенная в третью степень с извлечением квадратного корня.
Используя формулу Bardeen, Я. Л. Шик (1940) у небольшого числа больных (40 чел.) определял объем сердца и гемодинамику в большом круге кровообращения, ударный и минутный объем крови, коэффициент сокращения по прямой рентгенокимограмме, но переднюю площадь сердца (А) определял при помощи диаметров. Формула Я. Л. Шика имеет вид: V = 0,53 (L x B x 0,7854)1,5 , где 0,53 - коэффициент, учитывающий форму сердца, L - длинник, В - косой размер сердца, 0,7854 - 1/4п. Величина в скобках возводится в третью степень и из нее извлекается квадратный корень.
Рис. 27. Определение объема сердца на рентгенокимограмме по методике Шика-Арабей.
Принцип измерения по указанной формуле (рис. 27) следующий: на передней прямой рентгенокимограмме по вершинам и основаниям зубцов левого и правого контуров сердца проводятся изодиастолическая и изосистолическая линия. Соответственно проводится длинник L и косой диаметр В. Длинник L проводится от верхушки сердца до правого атрио-вазального угла, косой диаметр сердца В - от верхнего края дуги левого желудочка до правого кардиодиафрагмального угла. Производится их измерение. Учитывая коэффициент поправки на проекционное увеличение, при расстоянии от фокуса трубки до кассеты с пленкой 80 см необходимо уменьшить эти величины на 12,5%. Полученные истинные размеры длинника и косого размера сердца подставляются в формулу и высчитывается диастолический и систолический объем сердца в миллилитрах.
Вышеуказанную формулу Bardeen-Шика во многих своих работах применяли мы для определения эффективности курортного лечения и его отдельных факторов, а также эффективности оперативного вмешательства на сердце и сосудах. Однако производить вычисления по этой формуле довольно сложно. С целью устранения расчетных трудностей и расширения возможности пользоваться рентгенокимографической методикой определения объема сердца в рентгенологической практике нами составлена таблица определения объема сердца для всех продольных и косых диаметров сердца. При пользовании нашей таблицей нужно измерить по рентгенокимограмме длинник и косой диаметр сердца в систоле и диастоле и в соответствующей строке таблицы получить искомый объем сердца. Например, длинник сердца в диастоле 14 см, косой размер 10,2 см. Этим данным в таблице соответствует диастолический объем сердца 418 мл.
Для определения гемодинамики в большом круге кровообращения из диастолического объема сердца вычитается систолический объем, полученный результат и составляет ударный объем крови обоих желудочков.
Для получения ударного объема крови каждого из желудочков эта величина делится пополам. Под ударным объемом крови в дальнейшем мы будем подразумевать ударный объем одного левого желудочка. Умножив ударный объем левого желудочка на число сокращений сердца в 1 мин, определяем коэффициент сокращения сердца.
Коэффициент сокращения сердца - показатель сократительной и тонической функций сердца, расходования и восстановления функциональных его резервов. Уменьшение коэффициента указывает на усиление сократительной функции сердца, а увеличение - на ее ослабление. Поэтому коэффициент сокращения может выражать степень сердечной недостаточности и является достоверным показателем степени декомпенсации сердца. Нашими исследованиями подтверждены литературные данные о колебании в норме коэффициента сокращения от 7 до 13,5. Средняя величина его у взрослых - 10,3. Величина коэффициента сокращения является постоянной для каждого здорового человека.
В отношении методики Я. Л. Шика имелись замечания Э. М. Гельштейна и М. А. Иваницкой (1940). Они указали на то, что на рентгенокимограмме продольный и косой диаметры проводятся в областях наименее выраженных движений сердца, вследствие чего показатели ударного объема оказываются заниженными даже тогда, когда гемодинамика не нарушена. Они отметили также, что боковые дополнительные движения сердца увеличивают амплитуду зубцов его правого контура, которые не находятся на одном уровне с зубцами левого контура. Первое замечание было учтено, и методика Я. Л. Шика нами была соответствующим образом модифицирована.
Известно, что амплитуда и форма зубцов наиболее правильны на тех участках контура желудочков, где рентгеновы лучи проходят перпендикулярно щелям решетки (рис. 28). Таким участком, в частности, является надверхушечная область левого желудочка. Поэтому мы измеряли амплитуду зубцов надверхушечной области и их размеры переносили в область верхушки и основания, увеличивая или уменьшая тем самым продольный и косой диаметры сердца. Этот же принцип мы применили и к правому контуру сердца. Само собой разумеется, что при динамических исследованиях мы придерживались тех же полос, какие были приняты в исходном состоянии. При этом гемодинамические показатели, исчисленные по модифицированной нами методике, оказались сопоставимыми с теми же показателями, определяемыми газоаналитическими методами, при этом не были они занижены. Эта методика нашла применение в ряде научных и практических учреждений.
Рис. 28. Совпадение амплитуды сокращения левого желудочка (а - а') с направлением щели решетки рентгенокимографа (х - х'); несовпадение амплитуды сокращения левого желудочка (в - в'); с направлением щели (у - у') (по Чиньолини).
Я. Л. Шик справедливо отметил, что для снятия дополнительных движений на полосе рентгенокимограммы проводится горизонтальная линия между верхушкой зубца левого желудочка и диастолическим коленом зубца правого желудочка. Место пересечения их указывает на окончание истинного диастолического колена зубца правого желудочка. Остальной отрезок колена идет за счет бокового смещения. В тех случаях, когда систолическая граница зубцов нечетко выражена, систолическое колено одного зубца следует соединить с диастолическим коленом последнего зубца. Пересечение этих линий и будет систолической границей.
При определении объема сердца и гемодинамических показателей по рентгенокимограмме необходимо сопоставить эти данные с нормой. Норма определялась по таблице (Ю. Я. Бурлаченко 1934). Объем сердца в норме в зависимости от возраста и пола приведен в табл. 4.
Большое значение рентгенокимограмме в определении объема сердца и гемодинамических показателей придают И. Х. Рабкин, Э. А. Григорян, Г. С. Ажеганова, (1975), которые пришли к выводу, что определение объема сердца на рентгенограммах по их методике и на рентгенокимограммах по нашей методике в основном совпадает. Авторы отмечают также, что определение ударного и минутного объема по рентгенокимограмме очень важно для оценки состояния миокарда.
В табл. 4 даны нормальные размеры объема сердца в целом. Объем составляющих его отделов в норме определяется обычными рентгенологическими методами исследования в стандартных проекциях.
Размер левого желудочка. В прямой проекции верхушка сердца образована левым желудочком и не закруглена. Нормальные размеры его могут быть опредены на рентгенокимограмме, при рентгеноскопии и рентгенографии.
Во второй косой проекции ретрокардиальное пространство свободно, при вдохе верхушка сердца выходит из тени диафрагмы и сердце не меняет своей формы. Сердечно - диафрагмальный угол острый (Б. М. Кудиш, 1938).
В левом боковом положении размеры левого желудочка определяются по степени прилегания его к диафрагме. При этом ретрокардиальное пространство свободно, на рентгенограмме видна тень нижней полой вены и угол между нею и контрастированным пищеводом. Линейный размер прилегающего к диафрагме левого желудочка соответствует линейному размеру прилегающего к грудной клетке правого желудочка (рис. 29).
Рис. 29. Рентгенограмма в левой боковой проекции (по И. Х. Рабкину и соавт.). Правый и левый желудочек не увеличен.
Размер правого желудочка. В прямой проекции при неизмененном правом желудочке атрио-вазальный угол справа составляет 1/3 редуцированного пространства (ключица-диафрагма). В первой косой проекции на рентгенограмме длина путей оттока правого желудочка не превышает в норме 3 см и составляет одну линию с передним контуром сердца и общим стволом легочных артерий (рис. 30), иногда слегка проступающим кпереди (Б. М. Кудиш).
Рис. 30. Рентгенограмма в первой косой проекции. Измерение путей оттока правого желудочка: а - длина, в - ширина.
Между верхней и нижней точками путей оттока правого желудочка проводится линия, равная их длине. От нее до наиболее отдаленной точки наружного контура путей оттока восстанавливается перпендикуляр, определяющий их ширину (в норме он не превышает 0,5 см).
Во второй косой проекции путь притока правого желудочка с сосудистой дугой составляет угол от 160 до 180°. В этой же проекции определяются размеры правого желудочка с помощью окружностей, которые проводятся по его переднему контуру и заднему контуру левого желудочка (рис. 31). Сумма радиусов окружностей принимается за 100%. По данным Литмана и Фоно (1954), размеры обоих желудочков в норме равны, поэтому радиус правого желудочка в норме составляет 50%.
Рис. 31. Принцип определения размеров правого желудочка во второй косой проекции с помощью окружностей. Правый желудочек не увеличен, радиус его окружности составляет 50% (по И. Х. Рабкину и соавт).
Приводим пример расчета величины правого желудочка при радиусе его окружности 4,2 см, левого желудочка - 3,8 см. Сумма их равна 8 см, что составляет 100%. Решение пропорции: 8/4,2 = 100/х; х = 4,2 х 100%/8 = 52,5%. Правый желудочек увеличен, радиус окружности его 52,5%
В левой боковой проекции на рентгенограмме ретростернальное пространство в норме свободно. Размеры правого желудочка определяются по степени прилегания его к передней стенке грудной клетки. При этом сердечно-грудинный угол находится приблизительно в точке пересечения глубинного диаметра с передней стенкой сердца. Размеры обоих желудочков равны (см. рис. 29).
Размер левого предсердия. Рентгенологическое исследование производится во всех стандартных проекциях, а главным образом, в левом боковом и первом косом положении с контрастированием пищевода. Успех контрастирования пищевода прежде всего зависит от правильного приготовления взвеси бария (1 кг бария в сухом виде тщательно растирается и на сутки заливается 800 г горячей воды, затем 25 мин варится, 5 мин охлаждается и не более 5 мин взбивается в миксере или в аппарате «Воронеж»). Бариевая взвесь может использоваться в течение нескольких дней. Во время рентгеноскопии больному дают чайную ложку бариевой смеси и прослеживают ее движение по пищеводу. При рентгенографии и рентгенокимографии чайную ложку смеси дают больному непосредственно перед производством снимка. Включать высокое напряжение рекомендуется через 30 - 40 с после приема бариевой смеси, так как только в этом случае получается узкая тень пищевода с нежными складками слизистой.
При неизмененном левом предсердии ретрокардиальное пространство свободно и контрастированный пищевод имеет прямолинейное направление на уровне левого предсердия.
Размер правого предсердия. Рентгенологическое исследование также производится в стандартных проекциях, но главным образом, в прямой и первой косой проекции. Размер правого предсердия на прямой рентгенограмме определяется расстоянием от наиболее отдаленной точки нижнего контура срединной линии тела, проведенной по остистым отросткам позвоночника. В норме это расстояние не превышает 4 см. Э. А. Григоряном (1968) измеренное расстояние от правого контура сердца до срединной линии отнесено к половине поперечника грудной клетки и выражено в процентах. Это отношение в норме составляет от 20 до 30% (см. рис. 24).
Размер аорты. Из многих методов измерения аорты охарактеризуем только наиболее применяемые - в прямой и второй (левой косой) проекции.
На рентгенограмме в прямой проекции от срединной линии тела к наиболее отдаленной точке дуги аорты проводится перпендикуляр (см. рис. 24). Размер его в норме у 19 - 40-летнего человека составляет 3 см, у 41 - 50-летнего - 4 см. Во второй косой проекции восходящий отдел аорты измеряется на уровне бифуркации трахеи, где проводится линия, соединяющая переднюю и заднюю стенки аорты. Размер этого отдела аорты у людей в возрасте 19 - 40 лет составляет 3,5 см, 41 - 50 лет - 4,5 см (И. Х. Рабкин с соавт., 1975).
Для измерения относительных размеров аорты в зависимости от конституции, авторы ввели аорто-легочный коэффициент (процентное отношение размера аорты в прямой и второй косой проекциях к поперечнику грудной клетки). В норме в прямой проекции он равен 9 - 14% (в среднем 11,5%), во второй - 15 - 20% (в среднем 17,5%). Отношение это увеличивается у астеников и уменьшается у гиперстеников.
Размер общего ствола легочных артерий определяется при помощи коэффициента Мура (1959) (см. рис. 24), выражающегося формулой: Км = 2Ра/D x 100%, где Ра - ширина (поперечник) второй дуги слева, проведенная на рентгенограмме в прямой проекции от срединной линии тела до наиболее удаленной точки дуги; D - диаметр грудной клетки. В норме коэффициент Мура составляет не больше 30%.
Размер правой легочной артерии определяется по промежуточной артерии правой легочной артерии (рис. 32). У людей 19 - 50 лет в норме размер ее составляет 1,7 см (И. Х. Рабкин с соавт., 1975).
Рис. 32. Определение диаметра промежуточной правой легочной артерии на рентгенограмме в прямой проекции.
Рентгенологическое измерение поперечника левой легочной артерии, артерио-бронхиального коэффициента и венозного коэффициента на томограмме производили К. Б. Тихонов, И. Х. Рабкин и др., придавая этим параметрам относительное значение.
Размер левой легочной артерии определяется на томограмме в прямой и левой боковой проекциях на уровне отхождения ее от основного ствола. При этом плоскость среза проходит на 2 см влево от остистого отростка 7 грудного позвонка. Нормальный диаметр ее составляет 1,2 - 1,8 см.
Артерио-бронхиальный коэффициент - отношение диаметра ветвей легочной артерии к одноименным бронхам. Измерение осуществляется на томограмме в прямой проекции, выполненной в плоскости среза бифуркации трахеи. В норме артерио-бронхиальный коэффициент составляет 1,1 - 1,3 см.
Венозный коэффициент представляет собой отношение диаметра легочных вен правой верхней доли к просвету вен нижней доли. Просвет вен верхней доли измеряется на томограмме на уровне отхождения верхне-долевого бронха. Просвет нижних (верхней или нижней базальной) вен измеряется на расстоянии 1 см от места впадения их в левое предсердие. В норме этот коэффициент меньше 1.
Функциональные показатели рентгенометрии
При изучении сердца и сосудов имеет значение рентгенометрический анализ рентгенокимограммы и рентгеноэлектрокимограммы. При этом измеряется зона распространения зубцов и амплитуда зубцов.
Амплитуда зубцов определяется следующим образом. По верхушкам и основаниям зубцов рентгенокимограммы проводятся две параллельные прямые. Размер перпендикуляра к ним составляет амплитуду зубцов, которая отражает сократительную функцию сердца, аорты и легочной артерии.
Амплитуда пульсации электрокимографических кривых сердца и сосудов в норме в среднем по В. В. Зарецкому (1963) составляет, мм: левый желудочек - 3,73, правый - 2,32; левое предсердие - 1,17; правое - 1,04; аорта - 3,45; легочная артерия - 2,27.
