Научно-практический журнал
«Клиническая физиология кровообращения»

Главный редактор

Лео Антонович Бокерия, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН и РАМН, президент ФГБУ «НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева» МЗ РФ


Моделирование развития клапанов сердца в норме у детей

Авторы: Л.А. Бокерия 1, О.А. Махачев 1, В.В. Голубков 2,   М.С. Панова 1, Т.Ю. Филиппкина 1, Б.Е. Нарсия 1

Организация:
1 ФГБУ «Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева» (директор – академик РАН и РАМН Л.А. Бокерия) РАМН, Рублевское шоссе, 135, Москва, 121552, Россия; 

2 ФГБУН «Институт системного анализа» РАН, пр. 60-летия Октября, 9, Москва, 117312, Россия

Раздел: Физиология сердца

Библиографическая ссылка: Клиническая физиология кровообращения. 2013; (): -

Цитировать как: Л.А. Бокерия , О.А. Махачев , В.В. Голубков ,  М.С. Панова , Т.Ю. Филиппкина , Б.Е. Нарсия . Моделирование развития клапанов сердца в норме у детей. Клиническая физиология кровообращения. 2013; (): -. DOI:

Ключевые слова: аллометрические зависимости, размер клапанов сердца, дети, моделирование, математические модели

Полнотекстовая версия:  

Аннотация

Цель исследования – изучить процесс развития клапанов сердца в растущем детском организме посредством математического моделирования. Материал и методы. Материалом для изучения послужили данные морфометрического исследования 1447 нефиксированных препаратов нормальных сердец детей в возрасте от рождения до 15 лет. Измеряемыми показателями сердечных клапанов были их периметры, а показателями развития организма – его рост (длина тела) и возраст. С использованием теории развивающихся систем построены математические модели зависимостей периметров сердечных клапанов от возраста и роста, а также роста от возраста для детей обоего пола. На основе построенных моделей проведен анализ процесса развития сердечных клапанов. Результаты. Показано, что построенные возрастные модели периметров сердечных клапанов и роста для обоего пола хорошо описывают статистические данные (для них критерий адекватности R2 имеет значение больше чем 0,98). Установлено, что в возрасте ~20 мес (точка бифуркации), независимо от типа клапана и пола ребенка, происходит качественное изменение характера зависимостей периметров клапанов и роста от возраста: на возрастном интервале от 0 до возраста бифуркации клапаны увеличивались в среднем в 3,5 раза, а рост – в 4,5 раза интенсивнее, чем в более старшем возрасте. В развитии клапанов и роста установлены три возрастных периода. В первом периоде, от 0 до tmax, рост клапанов опережает соматический рост, с максимальным значением индексированного периметра в возрасте tmax. Во втором периоде, от tmax до tpr (tmax < tpr), наоборот, соматический рост увеличивается быстрее, чем рост клапанов. В третьем периоде (t > tpr) динамика развития клапанов и соматического роста носит пропорциональный характер. Продолжительность первого периода не зависит от пола и больше для аортального клапана по сравнению с тремя остальными клапанами сердца (среднее значение для мальчиков и девочек – 7,12 мес по сравнению с 4,87; 5,16 и 4,94 мес). Продолжительность второго периода для левых отделов сердца больше, чем для правых отделов сердца (111,70; 122,53 против 83,20; 80,73 у мальчиков и 93,24; 117,31 против 65,77; 71,86 у девочек). Второй период для клапанов правых отделов сердца заканчивается в среднем к 6 годам, для аортального и митрального – к 8–10 годам соответственно. Заключение. Созданы универсальные возрастные модели с высокой степенью адекватности для описания динамики роста и периметров клапанов сердца. Установлены три периода взаимного развития клапанов и роста тела – опережающего развития клапанов, опережающего соматического роста и пропорционального увеличения клапанов и роста. В первом периоде отмечен более продолжительный рост аортального клапана. Второй период характеризуется более продолжительным развитием клапанов левых отделов сердца по сравнению с клапанами правых отделов, что имеет физиологический смысл, связанный с функциональным назначением левых отделов сердца и особенно левого желудочка.

Литература

1. West G.B., Brown J.H. The origin of allometric scaling laws in biology from genoms to ecosystems: towards a quantitative unifying theory of biological structure and organization. Journal of Experimental Biology. 2005; 208: 1575–92. 2. Gaiton J. Hystory of the Concept of Allometry. Amer. Zool. 2000; 40: 748–58. 3. Huxley J.S. Constant differential growth-ratios and their significance. Nature. 1924; 11(4): 895–6. 4. Malcolm D.D., Burns T.L., Mahoney L.T., Lauer R.M. Factors affecting left ventricular mass in childhood: the muscatine study. Pediatrics. 1993; 92: 703–9. 5. Batterham A.M., George K.P., Mullineaux D.R. Allometric scaling of left ventricular mass by body dimensions in males and females. Med. Sci. Sports Exerc. 1997; 29 (2): 181–6. 6. Batterham A.M., George K.P. Modeling the influence of body size and composition on M-mode echocardiographic dimensions. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 1998; 274: H701–H708. 7. George K., Sharma S., Batterham A., Whyte G., McKenna W. Allometric analysis of the association between cardiac dimensions and body size variables in 464 junior athletes. Clinical Science. 2001; 100: 47–54. 8. De Simone G., Devereux R.B., Daniels S.R., Koren M.J., Meyer R.A., Laragh J.H. Effect of growth on variability of left ventricular mass: assessment of allometric signals in adults and children and their capacity to predict cardiovascular risk. JACC. 1995; 25 (5): 1056–62. 9. Sluysmans Th., Colan S.D. Theoretical and empirical derivation of cardiovascular allometric relationships in children. J. Appl. Physiol. 2005; 99: 445–57. 10. Devereux R.B., Lutas E.M., Casale P.N., Kligfield P., Eisenberg R.R., Hammond I.W. et al. Standardization of M-mode echocardiographic left ventricular anatomic measurements. JACC. 1984; 4 (6): 1222–30. 11. Ichida F., Aubert A., Denef B., Dumoulin M., Van der Hau-waert L.G. Cross sectional echocardiographic assessment of great artery diameters in infants and children. Br. Heart J. 1987; 58: 627–34. 12. Lappen Rh.S., Riggs Th.W., Lapin G.D., Paul M.H., Muster A.J. Two-dimensional echocardiographic measurement of right pulmonary artery diameneter in infants and children. JACC. 1983; 2 (1): 121–6. 13. Batterham A.M., George K.P., Whyte G., Sharma S., McKenna W. Scaling cardiac structural data by body dimensions: a review of theory, practice, and problems. Int. J. Sports Med. 1999; 20 (8): 495–502. 14. Liao Y., Cooper R.S., Durazo-Arvizu R., Mensah G.A., Ghali J.K. Prediction of mortality risk by different methods of indexation for left ventricular mass. JACC. 1997; 29 (3): 641–7. 15. Gutgesell H.P., Paquet M., Duff D.F., McNamara D.G. Evaluation of left ventricular size and function by echocardiography. Results in normal children. Circulation. 1977; 56 (3): 457–62. 16. Nielan T.G., Pradhan A.D., King M.E., Weyman A.E. Derivation of a size-independent variable for scaling of cardiac dimensions in a normal paediatric population. Eur. J. Echocardiography. 2009; 10: 50–5. 17. Daniels S.R., Kimball Th.R., Morrison J.A., Khoury Ph., Meyer R.A. Indexing left ventricular mass to account for differences in body size in children and adolescents without cardiovascular disease. Am. J. Cardiol. 1995; 76: 699–701. 18. Nidorf S.M., Picard M.H., Triulzi M.O., Thomas J.D., Newell J., King M.E., Weyman A.E. New perspectives in the assessment of cardiac chamber dimensions during development and adulhood. JACC. 1992; 19 (5): 983–8. 19. Gutgesell H.P., Rembold Ch.M. Growth of the human heart relative to body surface area. Am. J. Cardiol. 1990; 65: 662–8. 20. Lauer M.S., Anderson K.M., Larson M.G., Levy D. A new method for indexing left ventricular mass for differences in body size. Am. J. Cardiol. 1994; 74: 487–49. 21. Schulz D.M., Giordano D.A. Hearts in infants and children. Arch. Pathol. 1962; 74: 464–71. 22. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Государственное издательство физико-математической литературы; 1962. 23. Глинский В.В., Игонин В.Г. Статистический анализ. М.: Филинъ; 1998.

Об авторах

Бокерия Лео Антонович, доктор мед. наук, профессор, академик РАН и РАМН, директор;
Махачев Осман Абдулмаликович, доктор мед. наук, профессор, гл. науч. сотр.;
Голубков Виктор Владимирович, кандидат физ.-мат. наук, вед. науч. сотр.;
Панова Марина Станиславовна, кандидат биол. наук, заведующая лабораторией по исследованию параметров нормального и патологического сердца отдела оптимизации диагностики и лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы; e-mail: marina_panova53@mail.ru;
Филиппкина Татьяна Юрьевна, кандидат физ.-мат. наук, ст. науч. сотр.;
Нарсия Борис Евстафьевич, доктор мед. наук, профессор, заведующий отделом подготовки специалистов и непрерывного образования

 Если вы заметили опечатку, выделите текст и нажмите Alt+A