СПОСОБ ОЦЕНКИ ДИАГНОСТИКИ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СЕРДЦА Российский патент 2000 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к медицине, к кардиологическим исследованиям, к оценке результатов функциональных тестов с дозированной физической нагрузкой, например велоэргометрической пробы (ВЭП). Предназначено для повышения точности диагностики ишемической болезни сердца (ИБС) за счет оценки соответствия результатов нагрузочных тестов действительному клиническому состоянию больного. Может использоваться в практической кардиологии в спорных диагностических ситуациях, например, когда наблюдаемая врачом клиника ИБС не находит подтверждения при велоэргометрии.

В кардиологии известен способ оценки результатов нагрузочных тестов, основанный на обнаружении маркеров ишемии миокарда при достигнутом уровне выполняемой физической нагрузки [Аронов Д.М., Лупанов В.П., Михеева Т.Г. Функциональные пробы в кардиологии. Лекция III, IV, Кардиология, 1995, N 12, с. 83-93] . Возникающие при физической нагрузке у больных ишемической болезнью сердца состояния ишемии миокарда диагностируют по наличию электрокардиографических или клинических маркеров ишемии миокарда. В качестве электрокардиографических признаков ишемии рекомендуют использовать депрессию или элевацию сегмента ST. Клиническим показателем ишемии считают стенокардию. Как депрессия ST, так и стенокардия обычно развиваются при крайней степени метаболической дисфункции миокарда [Беленков Ю.Н. Неинвазивные методы диагностики ишемической болезни сердца, Кардиология, 1996, N 1, с. 4-11] и возможность их появления зависит от действия многих патогенетических факторов эволюции ИБС [Чазов Е.И. Пути повышения эффективности лечения больных ишемической болезнью сердца. Терапевтический архив, 1997, N 9, с.5-10]. Поэтому даже при выраженном коронаросклерозе не всегда удается получить необходимый диагностический результат, подтверждающий заболевание, т.е. получают ложноотрицательный результат пробы. Нередки и ложноположительные результаты исследования, т. е. у пациента, не страдающего ИБС, обнаруживают описанные признаки ишемии миокарда [Аронов Д.М., Лупанов В.П., Михеева Т.Г. Функциональные пробы в кардиологии. Лекция III, IV, Кардиология, 1995, N 12, с. 83-93]. Для исключения последних рекомендуют проводить нагрузочную пробу при больших уровнях нагрузки до достижения пациентом максимальной частоты сердечных сокращений (ЧСС) [Аронов Д.М., Михеева Т.Г., Мазаев В.П. и др. Сравнительная оценка результатов максимальной нагрузочной пробы у здоровых лиц с доклиническим периодом ИБС и больных с манифестированной ИБС I функционального класса. Российский кардиологический журнал, 1997, N 4, c. 22-28]; применяют более "жестокие" ишемические маркеры типа глубокой и продолжительной депрессии ST и предлагают не учитывать стенокардию при нагрузке как признак ишемии, ограничившись лишь ЭКГ-признаками ишемии миокарда [Кардиология в таблицах и схемах (под ред. М.Фрида и С.Грайнес), М., Практика, 1996, 733 с.]. Такого рода тактическая направленность применения нагрузочных проб значительно повышает риск исследования и осложнений.

Переход практической кардиологии к активному использованию радикальных хирургических методов лечения коронарного атеросклероза предусматривает, что при обнаружении у пациента любых признаков ишемии миокарда во время нагрузочного теста необходимо проведение коронароангиографии с последующим, при необходимости, хирургическим лечением патологии коронарных сосудов [Antman ЕМ. General hospital management. In: Julian DG, Braunwald E, eds. Management of Acute Myocardial Infarction. London, England: WB Saunders Co Ltd; 1994, p. 42-44; Лечение стабильной стенокардии (Рекомендации специальной комиссии Европейского общества кардиологов), Русский медицинский журнал, 1998, том 6, N 1 (приложение), 28 с.]. При подобной тактике лечения важен факт обнаружения признаков ишемии миокарда при нагрузочном тесте и, в меньшей степени, - является ли результат теста ложноположительным. Тактика лечения требует исключить возможный ложноотрицательный результат.

Однако стандартная методика оценки результатов нагрузочных тестов [Лупанов В. П. Электрокардиографический контроль и оценка результатов функциональных нагрузочных проб. Тезисы докладов Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий XX - XXI (27 - 30 апреля 1999 г.), Москва, 1999, с. 97-98] не учитывает многообразие патогенетической картины ИБС, в частности, влияние вегетативных воздействий на сердечную функцию, которые нарушаются при ишемии миокарда [Явелов И.С., Грацианский Н.А., Зуйков Ю.А. Вариабельность ритма сердца при острых коронарных синдромах: значение для оценки прогноза заболевания (часть II), Кардиология, 1997, N 3, с.74-81; Airaksinen K. E., Markku J. et all. Responses of heart rate variability to coronary occlusion during coronary angioplasty. The American Journal of Cardiology, 1993, v. 72, N 1, p.1026-1030], что приводит к снижению диагностической эффективности исследований.

Наиболее близким аналогом заявляемому способу является способ оценки функционального состояния больного по результатам ВЭП-тестирования с учетом особенностей вегетативной регуляции сердечной функции, которые определяются с помощью характеристик вариабельности сердечного ритма [Березный Е.А., Липовецкий Б. М. Динамика сердечного ритма и его вариабельность при велоэргометрии у больных ишемической болезнью сердца, Кардиология, 1997, N 7, c. 29-32] . Суть способа-прототипа заключается в том, что больному ИБС дают ступенчато-возрастающую физическую нагрузку на велоэргометре с электрокардиографическим мониторингом. Начальная мощность нагрузки составляет 75 Вт и увеличивается на 25 Вт каждые 3 мин до появления стандартных критериев прекращения ВЭП. Ритмограммы сердца регистрируют в покое и на каждой ступени нагрузки. На основе нескольких (до 10) коротких (5-10 кардиоинтервалов) отрезков ритмограммы каждой ступени нагрузки рассчитывают несколько значений среднего квадратичного отклонения мгновенной ЧСС и считают это показателем вариабельности сердечного ритма, отражающим вегетативную регуляцию сердечной функции. Изменение показателя при ВЭП типа "...замедление ритма и/или увеличение среднего квадратичного отклонения при максимальной физической нагрузке могут указывать на преждевременное прекращение испытуемым физических усилий при проведении велоэргометрической пробы", т.е. "...оценить индивидуальную переносимость выполненной нагрузки" [там же].

Недостатком наиболее близкого аналога является то, что используемый показатель, будучи интегративным, не улавливает тонкие механизмы нервной регуляции сердца, которые нарушаются при ишемии миокарда, и поэтому не дает точную оценку функционального состояния больного. Кроме того, показатель - среднее квадратичное отклонение, рассчитанный по коротким реализациям ритмограмм (5-10 кардиоинтервалов), не может быть статистически надежным.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа оценки диагностики функционального состояния больного ИБС, свободного от вышеназванных недостатков, т.е. диагностики ИБС с повышенной точностью.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что в способе оценки диагностики ишемической болезни сердца, включающем велоэргометрическую пробу (ВЭП) с электрокардиографическим (ЭКГ) мониторингом, в процессе которого регистрируют ритмограммы сердца и производят обработку полученных данных с получением показателя, характеризующего функциональное состояние пациента, регистрацию ритмограмм ограничивают ритмограммами в покое и на этапах нагрузки 25 и 50 Вт, по которым определяют спектральную плотность мощности вариабельности сердечного ритма (ВСР) в диапазоне от 0,04 до 0,20 Гц, определяют максимум спектральной плотности мощности в данном диапазоне частот и среднюю спектральную плотность мощности в верхних значениях диапазона частот, при превышении первого значения над вторым в несколько раз и при наличии максимума спектральной плотности мощности в диапазоне частот 0,08 - 0,14 Гц считают его характеризующим показателем, по которому судят о точности диагностики ИБС:
- если названный показатель присутствует в спектре ВСР пациента как в состоянии покоя, так и при нагрузках 25 и 50 Вт, то полученный отрицательный результат ВЭП признают соответствующим действительному клиническому статусу больного ИБС;
- если показатель присутствует или отсутствует в спектре ВСР пациента в состоянии покоя и отсутствует при нагрузке, то полученный отрицательный результат ВЭП не признают соответствующим действительному клиническому статусу больного ИБС;
- если показатель присутствует в спектре ВСР пациента в состоянии покоя и присутствует при нагрузке 25 Вт, то вероятность ложноотрицательного результата ВЭП считают средней и продолжают диагностику другими методами исследования.

Кроме того, заявляется вариант оптимальной реализации способа, при котором о точности диагностики ИБС судят при превышении максимального значения спектральной плотности мощности над средней спектральной плотностью в два раза.

Кроме того способ может быть оптимально осуществлен при обработке ритмограмм сердца параметрическим методом вычисления плотности мощности спектра на основе авторегрессионной модели.

Заявляемый способ поясняется иллюстрациями - фиг. 1- 2, где показаны спектры вариабельности сердечного ритма у трех больных ИБС: фиг.1 - больного Н. , 35 лет, фиг. 2 - больного Б., 58 лет. На иллюстрациях обозначены кривые спектра ВСР, полученные в состоянии покоя (сплошной линией), при нагрузке 25 Вт (пунктирной линией), при нагрузке 50 Вт (штрих-пунктирной линией).

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Больному ишемической болезнью сердца проводят велоэргометрическую пробу под электрокардиографическим контролем со ступенчато-возрастающей нагрузкой, начиная с мощности начальной ступени нагрузки 25 Вт. В дальнейшем нагрузку увеличивают на 25 Вт каждые 3 мин до появления стандартных критериев прекращения велоэргометрической пробы. У пациента перед нагрузкой в состоянии покоя, сидя на велоэргометре, и на каждой ступени нагрузки регистрируют электрокардиограмму. Из зарегистрированных записей ЭКГ пациента выделяют ритмограммы сердца, т. е. временные последовательности измеренных значений длительностей кардиоциклов, составляющих вариабельность сердечного ритма (ВСР) в покое, при нагрузке 25 и 50 Вт. Ритмограммы этих этапов велоэргометрии подвергают спектральному анализу с целью оценки динамики вегетативных влияний на сердечный ритм [Heart rate variability (Standart of measurement, physiological inpretation, and clinical use). - Circulation, 1996, 93: 5, 1043-1065. ] . Определяют значения спектральной плотности мощности, применяя параметрический метод построения спектра вариабельности сердечного ритма на основе авторегрессионной модели [Марпл С. Л. - мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения, М., Мир, 1990, 584 с. или Параметрическое оценивание спектра вариабельности сердечного ритма В.И.Гриднев, Моржаков А.А., Свидетельство Роспатента об официальной регистрации программ для ЭВМ N 980656, от 12 ноября 1998 г.]. Вычисляют частотную плотность мощности в диапазоне частот от 0,04 до 0,20 Гц, выделяют максимальное значение амплитуды основной частотной составляющей в диапазоне 0,08-0,14 Гц [Heart rate variability (Standart of measurement, physiological inpretation, and clinical use). - Circulation, 1996, 93: 5, 1043-1065]. Выделение этой частотной составляющей в диапазоне 0,08-0,14 Гц (вблизи 0,1 Гц) признают статистически значимым, если ее амплитуда превышает среднее значение спектральной плотности мощности в зоне 0,15-0,20 Гц не менее чем в два раза [Марпл С.Л. - мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения, М., Мир, 1990, 584 с.]. Полученные значения мощности сопоставляют с отрицательным результатом велоэргометрии у больного ИБС. Если основную частотную составляющую наблюдают в спектре ВСР вблизи частоты 0,1 Гц, как в состоянии покоя, так и при нагрузках 25 и 50 Вт, то вероятность ложноотрицательного результата ВЭВ считают низкой. Если основную частотную составляющую в диапазоне 0,08-0,14 Гц вблизи частоты 0,1 Гц наблюдают в спектре ВСР пациента только в состоянии покоя и не обнаруживают при нагрузке, то вероятность ложноотрицательного результата ВЭП считают высокой, и полученный отрицательный результат ВЭП не признают соответствующим действительному клиническому статусу больного ИБС. В подобных случаях необходимо применить дополнительные методы исследования, например, коронароангиографию, радиоизотопные методы нагрузочных тестов и др. Если основную составляющую спектра в диапазоне 0,08-0,14 Гц вблизи частоты 0,1 Гц наблюдают в спектре ВСР пациента в состоянии покоя и обнаруживают при нагрузке 25 Вт, то вероятность ложноотрицательного результата ВЭП считают средней. В этом случае рекомендуют дополнительные методы исследования и считают ВЭП-тестирование недостаточным для точной диагностики ИБС.

Примеры
Больной Н. , 35 лет поступил в клинику НИИ кардиологии с направительным диагнозом: ИБС, стенокардия напряжения I-II функционального класса, перенесенный нетрансмуральный инфаркт миокарда 2 года назад. По данным допплерэхокардиографии, размеры полостей сердца не увеличены, фракция выброса левого желудочка 58%, гипокинезия двух сегментов левого желудочка в зоне перенесенного инфаркта миокарда. На электрокардиограмме (ЭКГ) в состоянии покоя данных за трансмуральный инфаркт миокарда не обнаружено. По данным холтеровского мониторинга ЭКГ - ритм нормальный синусовый, единичная желудочковая монотонная экстрасистолия, не обнаружены эпизоды депрессии сегмента ST. Выполненная ВЭП показала, что достигнутый уровень нагрузки 150 Вт в течение 2 мин, двойное произведение 218 усл. единиц, причина прекращения пробы - достижение субмаксимальной возрастной частоты сердечных сокращений (160 в мин). Результат пробы - проба отрицательная. По предлагаемому способу был получен спектр ВСР на трех этапах нагрузки - в покое, при нагрузке 25 Вт, при нагрузке 50 Вт который представлен на фиг. 1. Максимум спектральной плотности мощности составляет 360-630 ms² (на этапах нагрузки) и расположен вблизи частоты 0,1 Гц. Среднее значение спектральной плотности мощности на крайних частотах диапазона (в зоне 0,15 - 0,20 Гц) составляет 28-50 ms². Превышение значений максимума спектральной плотности мощности над средним значением более двух. Следовательно, в соответствии с предлагаемым способом, вероятность ложноотрицательного результата ВЭП низка, т.е. отрицательный результат ВЭП адекватно отражает малую вероятность тяжелого поражения коронарных сосудов, т.е. высокое функциональное состояние сердечной функции больного Н. Последующая коронароангиография выявила у данного пациента гемодинамически не значимый стеноз (менее 50% просвета сосуда) ПМЖВ. Таким образом, как по данным общеклинического обследования, так и предлагаемым способом подтверждена малая тяжесть ИБС.

Больной Б. , 58 лет поступил в клинику НИИ кардиологии с направительным диагнозом: ИБС, стенокардия напряжения III функционального класса. По данным допплерэхокардиографии: размеры полостей сердца не увеличены, фракция выброса левого желудочка 50%, гипокинезия двух сегментов левого желудочка, нарушения диастолической релаксации левого желудочка. На электрокардиограмме (ЭКГ) в состоянии покоя данных за трансмуральный инфаркт миокарда не обнаружено. По данным холтеровского мониторинга ЭКГ - ритм нормальный синусовый, редкая желудочковая политопная экстрасистолия, обнаружены 2 эпизода депрессии сегмента ST до 2 мм. Выполненная ВЭП показала, что достигнутый уровень нагрузки 100 Вт в течение 2 мин, двойное произведение 238 усл. единиц, причина прекращения пробы - достижение субмаксимальной возрастной частоты сердечных сокращений (140 в мин). Результат пробы - проба отрицательная. По предлагаемому способу был получен спектр ВСР на трех этапах нагрузки - в покое, при нагрузке 25 Вт, при нагрузке 50 Вт, который представлен на фиг. 3. Максимум спектральной плотности мощности составляет 7,4-17,2 ms² (на этапах нагрузки) и не выделяется как основная частотная составляющая. Среднее значение спектральной плотности мощности на крайних частотах диапазона (в зоне 0,15-0,20 Гц) составляет 4,6-8,6 ms². Превышение значений максимума спектральной плотности мощности над средним значением менее двух. Следовательно, в соответствии с предлагаемым способом, вероятность ложноотрицательного результата ВЭП высокая, т.е. отрицательный результат ВЭП не адекватно отражает высокую вероятность тяжелого поражения коронарных сосудов больного Н. Последующая коронароангиография выявила у данного пациента гемодинамически значимый стеноз (более 50% просвета сосуда) огибающей артерии и суммарное поражение коронарного русла составило 26,7%. Таким образом, предлагаемым способом подтверждена высокая вероятность коронарного поражения у данного больного, несмотря на отрицательный вариант ВЭП, выполняемой по стандартному протоколу.

По аналогии с вышеперечисленными примерами проведено исследование 87 пациентов клиники Саратовского НИИ кардиологии при СГМУ, которые проходили обследование по поводу ИБС различной тяжести. Всем пациентам для верификации коронарной патологии выполнялось коронароангиографическое исследование, результаты которого применялись как референтные для оценивания исходов ВЭП. Велоэргометрия проводилась по описанной в заявке технологии, вычислялся спектр вариабельности сердечного ритма с помощью программы "Параметрическое оценивание спектра вариабельности сердечного ритма" [В.И.Гриднев, Моржаков А.А., Свидетельство Роспатента об официальной регистрации программ для ЭВМ N 980656, от 12 ноября 1998 г.]. Сравнение результатов ВЭП и данных коронароангиографии с учетом динамики 0,1 Гц-частотной составляющей спектра ВСР на этапах нагрузки показало, что всех обследованных с отрицательными результатами ВЭП можно разделить на три группы по вероятности ложноотрицательного результата ВЭП:
а) - если основная частотная составляющая вблизи частоты 0,1 Гц присутствует (т. е. амплитуда этой спектральной компоненты в несколько раз, как правило, не менее чем в два раза, превышает фоновый уровень спектра) в спектре ВСР пациента как в состоянии покоя, так и при нагрузках 25 и 50 Вт, то полученный отрицательный результат ВЭП с вероятностью менее 20% является ложноотрицательным;
б) - если основная частотная составляющая вблизи частоты 0,1 Гц присутствует или отсутствует (т.е. амплитуда этой спектральной компоненты менее чем в два раза превышает фоновый уровень спектра) в спектре ВСР пациента в состоянии покоя, но отсутствует при нагрузке, то полученный отрицательный результат ВЭП с вероятностью не менее 80% является ложноотрицательным;
в) - основная частотная составляющая вблизи частоты 0,1 Гц присутствует в спектре ВСР пациента как в состоянии покоя, так и при нагрузке 25 Вт, то полученный отрицательный результат ВЭП с вероятностью менее 60% является ложноотрицательным.

Технико-экономический эффект заявляемого способа заключается в том, что он уменьшает вероятность получения ошибочных отрицательных результатов нагрузочных тестов и позволяет избегать возможных (из-за недостоверных результатов ВЭП) тактических ошибок в выборе необходимых методов лечения больных ИБС.

Изобретение может быть использовано в медицине, а именно в кардиологии. Проводят велоэргометрическую пробу (ВЭП) с электрокардиографическим (ЭКГ) мониторингом, в процессе которого регистрируют ритмограммы сердца и производят обработку полученных данных с получением показателя, характеризующего функциональное состояние пациента. Регистрацию ритмограмм ограничивают ритмограммами в покое и на этапах нагрузки 25 и 50 Вт, по которым определяют спектральную плотность мощности вариабельности сердечного ритма (ВСР) в диапазоне от 0,04 до 0,20 Гц. Определяют максимум спектральной плотности мощности в данном диапазоне частот и среднюю спектральную плотность мощности в верхних значениях диапазона частот, при превышении первого значения над вторым в несколько раз и при наличии максимума спектральной плотности мощности в диапазоне частот 0,08-0,14 Гц считают его характеризующим показателем, по которому судят о точности диагностики ИБС. При этом, если названный показатель присутствует в спектре ВСР пациента как в состоянии покоя, так и при нагрузках 25 и 50 Вт, то полученный отрицательный результат ВЭП признают соответствующим действительному клиническому статусу больного ИБС. Если показатель присутствует или отсутствует в спектре ВСР пациента в состоянии покоя и отсутствует при нагрузке, то полученный отрицательный результата ВЭП не признают соответствующим действительному клиническому статусу больного ИБС. Если показатель присутствует в спектре ВСР пациента в состоянии покоя и присутствует при нагрузке 25 Вт, то вероятность ложноотрицательного результата ВЭП считают средней и продолжают диагностику другими методами исследования. О точности диагностики судят при превышении максимального значения спектральной плотности мощности над средней спектральной плотностью в два раза, а обработку ритмограмм сердца проводят параметрическим методом вычисления плотности мощности спектра на основе авторегрессионной модели. Способ позволяет повысить точность оценки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ оценки диагностики ишемической болезни сердца, включающий велоэргометрическую пробу (ВЭП) с электрокардиографическим (ЭКГ) мониторингом, в процессе которого регистрируют ритмограммы сердца и производят обработку ритмограмм с получением показателя, характеризующего состояние пациента, отличающийся тем, что регистрацию ритмограмм ограничивают ритмограммами в покое и на этапах нагрузки 25 и 50 Вт, по которым определяют спектральную плотность мощности вариабильности сердечного ритма (ВСР) в диапазоне от 0,04 до 0,20 Гц, определяют максимум спектральной плотности мощности в данном диапазоне частот и среднюю спектральную плотность мощности в верхних значениях диапазона частот, при превышении первого значения над вторым в несколько раз и при наличии максимума спектральной плотности мощности в диапазоне частот 0,08 - 0,14 Гц считают его характеризующим показателем, по которому судят о точности диагностики ИБС, если названный показатель присутствует в спектре ВСР пациента как в состоянии покоя, так и при нагрузках 25 и 50 Вт, то полученный отрицательный результат ВЭП признают соответствующим действительному клиническому статусу больного ИБС, если показатель присутствует или отсутствует в спектре ВСР пациента в состоянии покоя и отсутствует при нагрузке, то полученный отрицательный результат ВЭП не признают соответствующим действительному клиническому статусу больного ИБС, если показатель присутствует в спектре ВСР пациента в состоянии покоя и присутствует при нагрузке 25 Вт, то вероятность ложно-отрицательного результата ВЭП считают средней и продолжают диагностику другими методами исследования. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку ритмограмм сердца производят параметрическим методом вычисления плотности мощности спектра на основе авторегрессионной модели. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что о точности диагностики судят при превышении максимального значения спектральной плотности мощности над средней спектральной плотностью в два раза.