СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕСПИРАТОРНОГО ДИСТРЕСС-СИНДРОМА ВЗРОСЛЫХ И ПОЛИОРГАННОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ ПРИ КОРОНАРНОМ ШУНТИРОВАНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК G01N33/48 G01N33/53 A61B5/21 

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии, и может быть использовано для прогнозирования респираторного дистресс-синдрома взрослых (РДСВ) и полиорганной недостаточности (ПОН) у больных, подвергающихся операции реваскуляризации миокарда (РМ) с использованием искусственного кровообращения (ИК).

Кардиохирургические вмешательства, особенно с применением ИК сопряжены с достаточно высоким риском осложнений. Об операционном риске ставят в известность больного и родственников, оценка риска позволяет соотнести возможную пользу операции РМ (по сравнению с медикаментозным лечением) с вероятностью неблагоприятного исхода
Успех операции зависит от предоперационной подготовки, уровня операционной техники и ведения в послеоперационный период. Исходя из вышеизложенного, разработка методов прогнозирования осложнений и смертности актуальна и необходима.

ИК вызывает синдром системного воспалительного ответа (ССВО), который манифестируется развитием РДСВ и может привести к ПОН. Смертность от РДСВ остается высокой (53%) и не изменилась за последние 20 лет, несмотря на улучшение интенсивной помощи, а трехорганное поражение, сохраняющееся в течение 7 дней приводит практически к 100% летальности
Среди причин РДСВ и ПОН помимо ИК большое внимание уделяется иммунологическим нарушениям. РДСВ и ПОН всегда имеют сходные механизмы развития, независимо от того, связаны они с сепсисом или ИК. Высвобождение различных медиаторов воспаления участвует в патогенезе этих грозных осложнений. Это цитокины (фактор некроза опухоли α(ФНОα), интерлейкин (ИЛ 1, ИЛ 6), метаболиты липидов, активация коагуляционного каскада.

РДСВ и ПОН легче предупредить, чем лечить.

Известны способы прогнозирования РДСВ и ПОН. Так обнаружено 3 значимых фактора риска развития РДСВ и ПОН: возраст пациента, общий объем крови, прокаченной через оксигенатор во время операции, потребность в инструментальной поддержке функции органов в течение 24 часов после ИК. Однако эти факторы не позволяют прогнозировать риск РДСВ и ПОН до начала операции и не учитывают патогенетические критерии этих осложнений (степень активации иммунологической системы). Известен также способ прогнозирования тяжести течения и возможности смертельного исхода РДСВ и ПОН по динамике ряда показателей, определяемых в течение 7 дней. Это, к примеру, такие показатели, как уровень артериальной гипоксемии, параметры ИВЛ, степень тромбоцитопении, уровни билирубина и креатинина и др. Однако, способ также не позволяет прогнозировать эти осложнения до операции, а предназначен оценивать тяжесть и возможность летального исхода при уже развившемся РДСВ, когда реально повлиять на его исход зачастую невозможно. Кроме того, способ также не учитывает иммунологические нарушения, составляющие основу патогенеза РДСВ и ПОН.

В качестве прототипа использована оценочная система, позволяющая определить риск тяжелых осложнений и смертности с помощью информации, базирующейся на оценке предоперационного статуса.

Ниже приводится шкала для расчета риска осложнений и смертности при коронарном шунтировании (КШ) для чего используются клинические, анамнестические и лабораторные данные.

Однако данная шкала не учитывает патогенетические факторы риска РДСВ и ПОН, а именно наличия активации иммунной системы, дислипидемии, эндотелиальной дисфункции, изменений в системе гемостаза, уровня медиаторов воспаления. Кроме того, точность прогноза также не достаточна.

При сумме баллов от 2 до 5 предсказанная летальность меньше фактической. В зоне риска - 7-9 баллов, наоборот, предсказанная летальность выше фактической, а при 10 баллах и выше летальность резко возрастает (до 30%) и опять фактическая выше средней предсказанной.

Задачей изобретения является повышение точности прогноза РДСВ и ПОН при коронарном шунтировании с использованием ИК.

Указанная задача достигается расчетом в баллах степени операционного риска осложнений (РДСВ и ПОН) и смерти при КШ по шкале факторов риска прототипа с дополнительным определением в баллах степени риска по шкале иммунологических и метаболических факторов риска. Точность прогноза повышается при совпадении степени риска по обеим шкалам. Обе шкалы приводятся ниже в описании осуществления способа (фиг. 1).

Обоснование прогностической значимости дополнительных факторов риска.

РДСВ и ПОН - это проявления панэндотелиального повреждения, в патогенезе которых главная роль отводится медиаторам иммунореактивной системы (в первую очередь ФНО α, ИЛ 1, ИЛ 6), а также метаболитам липидов и активации коагуляционного каскада. Поэтому для выбора патогенетических прогностических критериев мы попытались установить взаимосвязь между тяжелыми осложнениями коронарной хирургии (РДСВ и ПОН), иммунологической реактивностью и метаболическим синдромом (МС), который характеризуется эндотелиальной дисфункцией, нарушениями гемостаза (снижение фибринолиза, повышение агрегабельности тромбоцитов) и дислипидемией. С этой целью нами проведено следующее исследование.

Материалы и методы.

Пациенты.

Были исследованы 22 пациента (20 мужчин и 2 женщины), подвергшиеся операции реваскуляризации миокарда в ГКБ N 1 г. Архангельска. Средний возраст пациентов (M ± m) составил 50,2 ± 1,3 года. В качестве метода РМ выполняли аорто-коронарное шунтирование (АКШ) или сочетание АКШ с маммаро-коронарным шунтированием (МКШ). 2 пациентам была выполнена ре-АКШ. Операции выполнялись в режиме умеренной гипотермии (t = 32^oC). ИК выполнялось на аппарате "Cobe". Использовались следующие мембранные оксигенаторы: "Maxima" (Medtronic), "Avecor" и "Caprox".

В соответствии с характером осложнений все больные были разделены на две группы. Группа 1: n = 12, средний возраст 48,4 ± 1,8 лет, без признаков РДСВ и ПОН, среднее время ИК 79,5 ± 8,7 минут, среднее время ишемии миокарда (ИМ) 43,3 ± 9,2 минут. Группа 2: n = 10, средний возраст 52,3 ± 1,7 года, с тяжелыми осложнениями и летальными исходами (4 пациента умерли), среднее время ИК 107,0 ± 15,5 минут, среднее время ИМ 55,4 ± 5,8 минут. Среднее количество аутовенозных шунтов было 2,7 на одного больного в обеих группах. Типы осложнений во второй группе: ПОН развилась у 8 пациентов (4 из них умерло), что потребовало использования внутриаортальной баллонной контрпульсации (ВАБК) у 3 пациентов, неврологический дефицит отмечался в одном случае, септицемия - в 1 случае, периоперационный инфаркт миокарда развился у 2 больных.

Гематология. Оценка иммунного статуса.

Иммунологический статус исследовали до и после АКШ в лаборатории экологической иммунологии Архангельского филиала Уральского отделения Института физиологии РАМН. Образцы крови забирались из лучевой вены до операции и через 30 минут после введения протаминсульфата. Изменения субпопуляций лимфоцитов в периферической крови определялись методом иммуноферментного анализа с использованием моноклональных антител.

Статистические методы.

Результаты представлены как средняя ± стандартная ошибка и достоверность различий между средними анализировалась по t-критерию Стьюдента, p < 0,05 признано значимым.

Как следует из табл. 2 и фиг. 2 и 3, до операции CD 4+, CD 8+ и CD 95+ достоверно выше в группе 2. После ИК достоверно и значимо повышаются все показатели клеточного звена иммунного ответа только в группе 2, причем между всеми показателями выявлена тесная прямая корреляционная зависимость. Таким образом, данное исследование выявило активацию клеточного звена иммунного ответа в до- и послеоперационном периоде в группе больных, у которых в послеоперационном периоде развились РДСВ и ПОН и были смертельные исходы.

Метаболический синдром предполагает эндотелиальную дисфункцию, об этом свидетельствует свойственная этому синдрому микроальбуминурия.

Кроме того, наблюдаемые при МС высокий уровень триглицеридов (ТГ) и снижение уровня липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) свидетельствуют о появлении окисленных модифицированных липидов, повреждающих эндотелий. Анализ метаболического синдрома показал, что в группе 1 только 1 больной имел МС, но у него было короткое время ИК и выполнялся только 1 МКШ и был один больной с ожирением, но без дислипидемии, артериальной гипертензии и с нормальной толерантностью к глюкозе. Все остальные больные в группе 1 были с нормальной массой тела и не имели проявлений МС. После операции у них были нерезкие проявления ССВО, но без манифестных критериев РДСВ и ПОН. Напротив, в группе 2, из 10 человек, перенесших РДСВ и ПОН, 8 человек были с МС, у них было самое тяжелое течение ПОН с длительной ИВЛ до трех суток у одного человека, с использованием ВАБК у трех. Умерло 4 больных, из них 3 имели МС и один - надпочечниковую недостаточность. Таким образом, встречаемость МС выше в группе с послеоперационными осложнениями (РДСВ и ПОН).

Для того, чтобы установить связь между МС и изменениями иммунного статуса, мы провели второе исследование - сравнительный анализ CD 4+, CD 8+, CD 95+ и циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) в двух группах больных. Группа 1: больные ишемической болезнью сердца (ИБС) с МС, возраст 49,2 ± 2,3 года, индекс массы тела (ИМТ) 30,5 ± 0,6 кг/м², ТГ 3,1 ± 0,4 мМ/л, ЛПВП 0,8 ± 0,1 мМ/л. Группа 2: больные ИБС без МС, возраст 46,9 ± 2,2 года, ИМТ 27,9 ± 1,4 кг/м², ТГ 1,8 ± 1,2 мМ/л, ЛПВП 1,1 ± 0,1 мМ/л.

Как видно из табл. 3, все показатели выше в группе 2, таким образом, активация клеточного звена иммунного ответа более выражена у больных ИБС с МС.

Выбор данных маркеров активации иммунной системы не случаен. Уровень ЦИК отражает степень эндотоксикоза и, по нашим данным, связан корреляционно (r = 0,54; p < 0,05) с маркером CD 95+, т. е. активированными Т-лимфоцитами с рецепторами к ФНО α, свидетельствующими о наличии его в организме. Зрелые Т-клетки CD 4+ относят к Т-хелперам (Тх), которые делятся на два подтипа Tх₁ и Тх₂. Tx₁ ответственны за индукцию гиперчувствительности замедленного типа, накопление цитотоксических Т-клеток (ЦТК), повышение продукции IgE. Тх секретируют ИЛ-3, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ) и ФНО α. Клетки CD 8+ функционируют как ЦТК (10).

Мы провели также исследование, которое выявляет поражение микроциркуляторного русла при МС.

Как следует из табл. 4, при МС все три составляющие микроциркуляции (МЦ) - внесосудистый, сосудистый и внутрисосудистый КИ достоверно выше при ИБС в сочетании с МС по сравнению с группой ИБС без МС.

По последним данным (8), нарушения МЦ сопряжены с иммунологическим ответом, так при ИНСД с микроангиопатиями выше уровень пептида VCAM-1 на поверхности эндотелия, который стимулирует адгезию моноцитов на эндотелий и запускает воспалительную реакцию. Вовлечение иммунологического ответа на окисленные липопротеиды (ЛП) представляется следующим: циркулирующие иммунные комплексы с окисленными ЛП активируют макрофаги, увеличивается синтез ИЛ 1 и ФНО α, которые повреждают эндотелиальные клетки.

По результатам исследования выделены прогностические критерии (факторы риска) РДСВ и ПОН - МС, CD 4+, CD 8+, CD 95+, ЦИК.

Способ осуществляется следующим образом.

Проводят расчет операционного риска в баллах по двум шкалам факторов риска - клинической и патогенетической (метаболической и иммунологической) (табл. 1, 5).

При совпадении степени риска по обеим шкалам точность прогноза повышается, при несовпадении - при низком или умеренном риске по клинической шкале и высоком по патогенетической прогноз неблагоприятный, при сомнительном риске по одной из шкал прогноз склоняется в сторону благоприятного при низком риске по другой и, наоборот, при высоком риске по второй шкале делается вывод о неблагоприятном прогнозе.

Пример конкретного выполнения способа.

Больной Шемякин Н.И., 62 лет, подвергся операции реваскуляризации миокарда в условиях ИК. В анамнезе у больного АКШ 10 лет назад, через месяц после которого возник рецидив стенокардии. Полтора года назад - попытка баллонной ангиопластики коронарных артерий - безуспешна. Степень риска смертельного исхода и тяжелых осложнений по шкале прототипа для данного больного составила 6 баллов (повторная операция на сердце - 3 балла, баллонная ангиопластика - 2 балла, вес < 65 кг - 1 балл), что не соответствует зоне высокого риска, в то время как течение послеоперационного периода у этого больного осложнилось развитием ПОН с явлениями острого периоперационного инфаркта миокарда, кардиогенного шока, отека легких и головного мозга, что, в конечном итоге, привело к летальному исходу.

Дополнительная оценка степени риска послеоперационных осложнений по шкале метаболических и иммунологических факторов риска для данного больного выявила наличие высокого риска (12 баллов: ТГ - 2,01 мМ/л - 1 балл, ЛПВП 0,82 мМ/л - 1 балл, АГ - 1 балл, фибринолиз 6%, агрегация тромбоцитов с адреналином 27 сек, с АДФ 10 сек - 1 балл, CD 95+ 2,17 • 10⁹/л - 5 баллов, CD 4+ 1,22 • 10⁹/л - 1 балл, CD 8+ 2,17 • 10⁹/л - 1 балл, ЦИК 4,8 г/л - 1 балл).

Представленный пример демонстрирует очевидность более качественного прогноза РДСВ и ПОН при коронарном шунтировании в условиях ИК при использовании одновременно обеих шкал.

Положительный эффект.

В предоперационном периоде был определен риск РДСВ и ПОН по заявляемому способу у 15 больных. У 14 из них по шкале прототипа риск был низкий или сомнительный (от 1 до 8 баллов), и только у одного больного риск был высокий (10 баллов). По дополнительной шкале, разработанной в заявляемом способе, у 6 больных мы определили высокий риск. Перспективный анализ показал оправдываемость прогноза: у двух больных развился РДСВ, у 4-х - ПОН, из них двое умерли. У 9 больных по двум шкалам риск был низкий, ни у одного больного из этого числа тяжелых осложнений не наблюдалось.

Способ позволяет: 1) повысить точность прогноза; 2) принять правильное обоснованное решение в случае сомнительного прогноза или высокого риска - выполнять ли операцию или от нее отказаться; 3) исследовать метаболические и иммунологические показатели и провести целенаправленную предоперационную подготовку (сорбционная терапия, антиоксидантная, гиполипидемическая, иммунокоррекция, дооперационное введение глюкокортикоидов); 4) избрать обоснованно режим гипотермии при ИК; 5) предвидеть осложнения в системе гемостаза и др., составить план послеоперационного ведения больного.

Способ может быть использован в медицине, а именно в кардиохирургии. Рассчитывают в баллах степень операционного риска по шкале клинических, анамнестических и лабораторных факторов риска (клинической шкале) с дополнительным определением в баллах степени риска по шкале иммунологических и метаболических факторов риска (патогенетической шкале). При сопоставлении риска по обеим шкалам делают вывод о прогнозе. При совпадении степени риска по обеим шкалам точность прогноза повышается. При высоком риске по любой из шкал делается вывод о неблагоприятном прогнозе. При повышенном риске по одной из шкал прогноз склоняется в сторону благоприятного при низком риске по другой. Способ обеспечивает повышение точности прогноза. 3 ил., 5 табл.

Способ прогнозирования респираторного дистресс-синдрома взрослых и полиорганной недостаточности у больных, подвергающихся коронарному шунтированию, включающий расчет в баллах степени операционного риска по шкале клинических, анамнестических и лабораторных факторов риска (клинической шкале), отличающийся тем, что дополнительно определяют в баллах степень риска по шкале иммунологических и метаболитических факторов риска (патогенетической шкале) : 0-3 балла по каждой шкале - риск низкий, 4-6 баллов - риск умеренный, 7-9 баллов - зона повышенного риска, 10 и более баллов - риск высокий, и, при сопоставлении риска по обеим шкалам точность прогноза повышается, при несовпадении - при низком или умеренном риске по клинической шкале и высоком по патогенетической прогноз склоняется в сторону благоприятного при низком риске по другой, при высоком риске по любой из шкал делается вывод о неблагоприятном прогнозе.