Способ скрининговой диагностики коронарного атеросклероза с помощью неинвазивного биомаркера-КА Российский патент 2021 года по МПК G01N33/50 A61B5/00 

Изобретение относится к области медицины, а именно к терапии и кардиологии, и может быть использовано для диагностики выраженности коронарного атеросклероза у пациентов в группе риска развития ишемической болезни сердца (ИБС).

ИБС занимает лидирующие позиции в структуре инвалидизации и смертности населения России и многих стран мира [Шальнова С.А., Бойцов С.А., Деев А. Д. Смертность и факторы риска неинфекционных заболеваний в России: особенности, динамика, прогноз. Терапевтический архив. 2017. №1]. Важной задачей современной кардиологии является ранняя диагностика коронарного атеросклероза для предупреждения развития острых коронарных событий. Особое значение имеет выявление лиц с бессимптомным течением атеросклероза коронарных артерий до развития у них клинических форм заболевания. Так как атеросклероз является наиболее частой, хотя и не единственной причиной ИБС [Шальнова С.А., Капустина А.В., Деев А.Д., Балабанова Ю.А. Факторы, ассоциированные с основными причинами смерти в России. Данные многолетнего проспективного исследования 1977-2001 гг. Рациональная фармакотерапия в кардиологии. - 2019. №1] доступный метод его диагностики необходим для скрининговых исследований, поскольку своевременно начатая липидснижающая терапия обеспечивает отличные популяционные результаты по снижению смертности от сердечно-сосудистых заболеваний [Диагностика и коррекция нарушений липидного обмена с целью профилактики и лечения атеросклероза. Российские рекомендации, VII пересмотр. Атеросклероз и дислипидемии. 2020;1(38):7-40]. Реализация этой задачи затруднена, так как диагностика электрической и механической активности миокарда в покое имеет весьма ограниченное значение для выявления атеросклероза коронарных артерий [Стабильная ишемическая болезнь сердца. Клинические рекомендации 2020. Российский кардиологический журнал. 2020;25(11):4076].

В настоящее время наиболее надежными методами диагностики коронарного атеросклероза является коронароангиография и внутрисосудистое ультразвуковое исследование [Е.М. Groves, А.Н. Seto, M.J. Kern Invasive Testing for Coronary Artery Disease: FFR, IVUS, OCT, NIRS. Heart Fail Clin 2016; 12(1):83-95]. Оба метода инвазивные и требует госпитализации. Для выполнения требуется ангиографическая лаборатория, введение контраста или использование весьма дорогостоящего датчика. Риск осложнений, высокая стоимость процедуры и расходных материалов исключают применение этих методов в скрининговых исследованиях.

Мультиспиральная компьютерная томография является неинвазивным методом и имеет высокую точность результатов при изучении коронарного атеросклероза, и может быть рекомендована у всех пациентов с подозрением на ИБС [Rodgriuez-Granillo GA, Carrasco P, Bruining N, Waksman R, Garcia-Garcia HM. Defining the non-vulnerable and vulnerable patients with computed tomography coronary angiography: evaluation of atherosclerotic plaque burden and composition. Eur Heart J Cardiovasc Imaging 2016; 17(5):481-91]. Однако, метод дорогостоящий, во время проведения процедуры применяются нефротоксичные контрастные вещества, а также пациент получает дозу радиации, что препятствует широкому его распространению [S.P. Harden. Towards transparency in cardiac radiology: should CT coronary angiography radiation doses be published? Br J Radiol 2014; 87(1035):20130516].

Указанные обстоятельства определяют необходимость поиска скрининговых методов неинвазивной диагностики наличия коронарного атеросклероза у пациентов в группе риска развития ИБС.

Известен «Способ диагностики необструктивного коронаросклероза с подозрением на ишемическую болезнь сердца» [патент РФ №2553942 от 22.04.2014 г.], заключающийся в том, что авторы выявляют у обследованных артериальную гипертензию, определяют по данным эхокардиографии наличие склерогенного поражения аорты, а также учитывают демографические показатели - пол и возраст. Далее с помощью оригинальной, разработанной авторами формулы, рассчитывают вероятность Р больше или меньше значения 0,204. Если вероятность меньше 0,204, то артерии интактны, если больше - то предполагается необструктивный коронаросклероз. Способ позволяет прогнозировать вероятность наличия необструктивного коронароатеросклероза.

Недостатком способа является прогнозирование только необстуктивного атеросклероза, тогда как наибольший риск острых коронарных синдромов ассоциирован с гемодинамически значимыми стенозами.

Известен «Способ неинвазивной диагностики коронарного атеросклероза» [патент РФ №237206 от 21.12.2006 г.]. Авторы определяют индекс жесткости по характеристикам усредненной пульсовой кривой, которая регистрируется на пальце руки фотоплетизмографическим способом. Затем рассчитывают вероятность коронарного атеросклероза по оригинальной формуле, в которой учитываются усредненное значение индекса жесткости 4-пульсовых кривых, получаемых после применения нитроглицерина, пола и возраста обследуемых. Авторы принимали вероятность атеросклероза коронарных артерий очень низкой при значениях теста менее или равно 0,07, низкой - при значениях от 0,08 до 0,35, относительно низкой - при значениях от 0,36 до 0,50, относительно высокой - при значениях от 0,51 до 0,75, высокой - при значениях от 0,76 до 0,92 и очень высокой - при значениях более или равно 0,93.

Недостатками способа является малая приспособленность для амбулаторно-поликлинического звена оказания медицинской помощи ввиду отсутствия специального дорогостоящего оборудования, а также трудоемкости выполнения метода.

Известен «Способ прогнозирования наличия и выраженности коронарного атеросклероза у больных ишемической болезнью сердца» [патент РФ №2721648 от 21.05.2020 г.] для диагностики выраженности коронарного атеросклероза у пациентов с ИБС. Для этого у пациентов с ИБС определяют такие показатели, как уровень липопротеидов низкой плотности в венозной крови, уровень гомоцистеина в венозной крови, уровень шаперонной активности в венозной крови, уровень кетондинитрофенилгидразона основного характера (КДФГо) в венозной крови, а также учитывают пол и приверженность к курению табака пациента, на основании полученных данных вычисляют вероятность наступления события (Р) по разработанной формуле, на основании полученных значений Р прогнозируют отсутствие коронарного атеросклероза, гемодинамически незначимый и гемодинамически значимый коронарный атеросклероз.

Недостатками способа является использование только лабораторных методов исследования, включая показатели, определение которых проводится исключительно в научных целях и малодоступно в практической медицине.

Близким к предлагаемому техническому решению является способ применения интегрированного биомаркера i-BIO [В.А. Метельская, Н.Е. Гаврилова, Е.А. Яровая, С.А. Бойцов Интегрированный биомаркер: возможности неинвазивной диагностики коронарного атеросклероза. Российский кардиологический журнал. 2017; 6 (146): 132-138]. Авторы разработали интегральный биомаркер для диагностики выраженности коронарного атеросклероза по индексу Gensini, используя ряд параметров (пол, толщина интима-медиа, количество атеросклеротических бляшек, степень поражения каротидных артерий, а также биохимические показатели, такие, как: триглицериды, глюкоза, фибриноген, высоко специфичный С-реактивный белок, адипонектин). Авторами выделено 3 интервала значений i-BIO, которые соотнесены с индексом Gensini.

Недостатками метода являются использование показателя «толщина интима медиа», определяемого при стандартном ультразвуковом исследовании сонных артерий. Значения, получаемые при этом, отличаются высокой вариабельностью из-за техники выполнения исследования, вследствие чего данная методика исключена из современных рекомендаций по диагностике атеросклероза [Диагностика и коррекция нарушений липидного обмена с целью профилактики и лечения атеросклероза. Российские рекомендации, VII пересмотр. Атеросклероз и дислипидемия. 2020;1(38):7-42].

Таким образом, представляет интерес поиск неинвазивных биомаркеров, обладающих высокой информативностью для определения индивидуального риска развития ИБС.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке способа неинвазивного скрининга для выявления атеросклеротических изменений коронарного русла путем применения комбинированного биомаркера-КА в группе риска развития ИБС.

Техническим результатом изобретения является повышение информативности диагностики путем определения комбинированного биомаркера-КА для группы риска по развитию ИБС с использованием пола, толщины комплекса интима-медиа (ТКИМ), индекса жесткости β, сердечно-лодыжечного сосудистого индекса (L-/CAVI1) и биохимических параметров - общего холестерина (OXC), триглицеридов (ТГ), холестерина липопротеидов низкой плотности (ЛНП). Технический результат достигнут благодаря расчету биомаркера-КА по следующим показателям: пол, ТКИМ, индекс жесткости β, L-/CAVI1, ОХС, ТГ, ЛНП, значения которых используют путем шкалирования:

пол: женский - 0 баллов, мужской - 1 балл;

ТКИМ μм:<550 μм - 0 баллов, ≥550 μм - 1 балл;

Индекс β:<5 - 0 баллов, ≥5 - 1 балл;

L-/CAVI1:<7,5 - 0 баллов, ≥7,5 - 1 балл;

ОХС, ммоль/л:<5 ммоль/л - 0 баллов, ≥5 ммоль/л - 1 балл;

ТГ, ммоль/л:<1,7 ммоль/л - 0 баллов, 1,7-2,0 ммоль/л - 1 балл, ≥2,0 ммоль/л - 2 балла;

ЛНП, ммоль/л:<1,8 ммоль/л - 0 баллов, 1,8-2,6 ммоль/л - 1 балл, ≥2,6 ммоль/л - 2 балла,

причем, при значении биомаркера-КА не менее 5 баллов констатируют о высокой вероятности наличия коронарного атеросклероза. При значении биомаркера-КА менее 5 баллов атеросклероз коронарных артерий маловероятен.

Предлагаемый способ основан на комбинации биохимических показателей и параметров артериальной ригидности, что позволяет проводить неинвазивный скрининг для стратификации лиц с субклиническим течением атеросклероза венечных артерий среди людей с низким относительным, но высоким абсолютным риском ИБС.

Для расчета параметров модели было проведено обследование 92 больных в группе риска развития ИБС и 28 здоровых. В зависимости от результатов коронароангиографии в группу пациентов с ИБС вошли лица без гемодинамически значимого стеноза (ГЗС) венечных артерий (n=30), с ГЗС одной венечной артерии (n=37), с ГЗС двух и более венечных артерий (n=25).

Обследуемым проводили биохимический анализ крови, ультразвуковое исследование сонных артерий технологией RF, объемную сфигмографию.

Структурно-функциональные свойства общих сонных артерий оценивали ультразвуковым методом с применением технологии RF, включающей два программных обеспечения: RF - Quality Intima Media Thickness (QIMT) с определением толщины комплекса интима-медиа (ТКИМ) и RF - Quality Arterial Stiffness (QAS), предназначенная для оценки локальных параметров артериального давления и артериальной ригидности (RF-QAS) и оценивающая индекс жесткости β, характеризующий способность стенки сосуда к сопротивлению деформации. Нарастание значений параметра сопряжено с приростом жесткости артерии.

Данный метод является исследовательнезависимым, все необходимые измерения производятся автоматически, с высокой разрешающей способностью до микрон (μм). Точность полученных результатов обеспечивается контрольными характеристиками (стандартное отклонение), позволяющими оценить правильность выведения сосуда и работы программы. В заключении исследования имеется таблица должных значений QIMT в соответствии с таблицей Ховарда (Howard) с поправкой на возраст, пол и расовую принадлежность [Yang E.Y., Chambless L., Sharrett A.R., et al. Carotid arterial wall characteristics are associated with incident ischemic stroke but not coronary heart disease in the ARIC Study. Stroke, 2012;43(1):103-108].

Региональную сосудистую ригидность оценивали методом объемной сфигмографии с определением Cardio-Ankle Vascular Index (CAVI) - сердечно-лодыжечный индекс, который отражает истинную артериальную жесткость и не зависит от артериального давления.

Оценку биохимического анализа крови проводят с помощью прибора OLYMPUS AU400 (OLYMPUS CORPORATION, Япония), с определением OXC, ТГ, ЛНП, холестерина липопротеидов высокой плотности (ЛВП).

На следующем этапе была изучена возможность диагностики коронарного атеросклероза (биомаркер-КА) с помощью комбинации гендерных, лабораторных и инструментальных параметров. Предварительно определили предсказывающую способность каждого анализируемого показателя с помощью ROC-анализа. ROC-кривые для вышеперечисленных параметров проходят через верхний левый угол или находятся близко к идеальной форме, что позволило построить качественный классификатор для диагностики ИБС с высокой чувствительностью и специфичностью.

Площадь под кривой для параметра ТКИМ равна 0,957 (95% ДИ 0,916; 0,997), что отражает высокоточную классификацию на основании этого показателя. Пороговое значение ТКИМ составило 550 μм с чувствительностью и специфичностью теста 93,3 и 85,7% соответственно. Площадь под кривой для индекса жесткости β составила 0,929 (95% ДИ 0,870; 0,988), что указывает на высокую точность классификации по этому показателю. Установлено пороговое значение индекса жесткости β - 5 с чувствительность и специфичность теста - 90,7 и 82,1% соответственно. Для L-/CAVI-1 площадь под кривой для параметра равна 0,879 (95% ДИ 0,804; 0,953), что отражает достаточно точную классификацию на основании данного показателя. Пороговое значение составило 7,5 с чувствительностью 89,7% и специфичностью 64,3% (фиг.1).

Площадь под кривой для параметра ОХС, равная 0,840 (95% ДИ 0,750; 0,931), является достаточно точной для классификации по данному показателю. Пороговое значение ОХС составило 5 ммоль/л с чувствительностью и специфичностью теста 88,3 и 64,3% соответственно. Для ТГ площадь под кривой - 0,886 (95% ДИ 0,800; 0,972), что свидетельствует о достаточно точной классификации по данной переменной. Пороговое значение ТГ - 1,7 ммоль/л с чувствительность 91,7% и специфичность 78,6%. Для ЛНП площадь под кривой для параметра равна 0,891 (95% ДИ 0,834; 0,961), что отражает достаточно точную классификацию на основании данного показателя. Пороговое значение составило 1,8 с чувствительностью 87,6% и специфичностью 71,2% (фиг.2).

Построенные математические модели позволили выделить наиболее значимые неинвазивные параметры (пол, ОХС, ТГ, ЛНП, ТКИМ, индекс жесткости β, L-/CAVI1) у пациентов с ИБС, которые в дальнейшем были включены в состав биомаркера-КА.

Таким образом, в биомаркер-КА включает: пол, ТКИМ, индекс жесткости β, L-/CAVI₁ и биохимические параметры - ОХС, ТГ, ЛНП, как обладающие наиболее высокой прогностической способностью, что явствует из высоких значений чувствительности и специфичности для каждого из них.

Далее использована методика шкалирования показателей в баллах, присвоенных в зависимости от наличия/отсутствия отклонения каждого из параметров от нормальных значений (таблица 1). С помощью построенной шкалы, проводилась оценка вклада различных комбинаций лабораторных и инструментальных параметров в диагностику коронарного атеросклероза.

В соответствии с разработанной шкалой для каждого пациента рассчитывали индивидуальное значение биомаркера-КА, представляющее собой сумму баллов.

Таблица 1

Шкалирование показателей, использованных при расчете биомаркера-КА

Показатель Значения показателей Баллы Пол Женский
Мужской 0 баллов
1 балл Параметры артериальной ригидности:
ТКИМ, μм
Индекс β
L-/CAVI₁ <550 μм
≥550 μм
<5
≥5
<7,5
≥7,5 0 баллов
1 балл
0 баллов
1 балл
0 баллов
1 балл Липидный профиль:
ОХС, ммоль/л
ТГ, ммоль/л
ЛНП, ммоль/л <5 ммоль/л
≥5 ммоль/л
<1,7 ммоль/л
1,7-2,0 ммоль/л
≥2,0 ммоль/л
<1,8 ммоль/л
1,8-2,6 ммоль/л
≥2,6 ммоль/л 0 баллов
1 балл
0 баллов
1 балл
2 балла
0 баллов
1 балл
2 балла

Для оценки прогностической способности биомаркера-КА применяли ROC-анализ с построением ROC-кривых. В качестве оптимальной отрезной точки было определено пороговое значение биомаркера-КА 5 баллов с достаточно высокой чувствительностью 87,5% и специфичностью 90,5%. Площадь под кривой AUC составила 0,965 (95% ДИ 0,943-0,987) (р<0,0001) (фиг.3).

Таким образом, разработан комплексный параметр диагностики коронарного атеросклероза (биомаркер-КА), включающий пол, показатели структурно-функционального состояния артерий (толщина комплекса интима-медиа, индекс жесткости β, L-/CAVI1) и биохимические параметры (общий холестерин, триглицериды, липопротеины низкой плотности). У здоровых людей значения биомаркера-КА составили 2,7 (95% ДИ 2,3-3,9), у больных ИБС с любой степенью поражения венечной артерии (ВА)- 6,4 (95% ДИ 5,2-9,6).

Данный метод реализуется следующим образом. Обследуемому проводят биохимический анализ крови с определением ОХС, ТГ и ЛНП. При ультразвуковом исследовании определяют ТКИМ в μм и индекс β, методом объемной сфигмографии определяют индекс L-/CAVI₁.

ПРИМЕР 1

Пациент С., 46 лет обратился к кардиологу с жалобами на боли в левой половине грудной клетки, возникающие при выполнении физических упражнений, продолжительностью до 10 мин. Боль иррадиирует в левую руку, эффект от приема нитроглицерина сомнительный.

В ходе обследования артериального русла у пациента С.(мужской пол - 1 балл) значения ТКИМ составило 461 μм, (0 баллов) индекс β - 4,1 (0 баллов), L-/CAVI₁ 5,3 (0 баллов). Результаты биохимического анализа крови - ОХС 4,8 ммоль/л (0 баллов), ТГ 1,8 ммоль/л (1 балл), ЛПНП 2,1 ммоль/л (1 балл). Значение биомаркера-КА у данного больного составило 3 балла. Была проведена диагностическая коронароангиография, по результатам которой выявлено: тип кровообращения - левый. Ствол - проходим; ПНА - проходима, ОА - проходима, ПКА - проходима. Гемодинамически значимых стенозов не выявлено.

Следовательно, величина биомаркера-КА, составившая 3 балла, и свидетельствующая о низкой вероятности коронарного атеросклероза совпала с результатами наиболее надежного метода диагностики - коронароангиографией.

ПРИМЕР 2

Пациент М. 49 лет, предъявляет жалобы на одышку при физической нагрузке, изжогу, возникающую при подъеме на третий этаж. Тредмил тест неинформативный из-за не достижения субмаксимальной ЧСС.

В ходе обследования артериального русла у пациента М. (мужской пол - 1 балл) значения ТКИМ составило 612 μм (1 балл), индекс β - 6,2 (1 балл), L-/CAVI₁ - 5,9 (0 баллов). По результатам биохимического анализа крови ОХС - 6,4 ммоль/л (1 балл), ТГ - 2,1 ммоль/л (2 балла), ЛПНП - 3,3 ммоль/л (2 балла), значение биомаркера-КА у данного больного составило 8 баллов. Больному была проведена диагностическая коронароангиография по результатам которой выявлено: тип кровообращения - левый. Ствол - проходим; ПНА - стеноз 50%, ОА - окклюзия, ПКА - проходима.

Следовательно, величина биомаркера, составившая 8 баллов, и свидетельствующая о высокой вероятности коронарного атеросклероза совпала с результатами наиболее надежного метода диагностики - коронароангиографией.

Это свидетельствует о прогностической ценности данного биомаркера-КА.

Совокупность данных показателей является доступной для применения в повседневной врачебной практике. Биомаркер-КА обладает большой информативностью в диагностике коронарного атеросклероза, что позволяет выявить поражение коронарного русла у пациентов в группе риска развития ИБС.

Полученные данные объективно демонстрируют целесообразность практического применения оценки биомаркера-КА, в том числе для стратификации наличия ИБС у лиц с низким относительным, но высоким абсолютным риском.

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии, и касается способа скрининговой диагностики коронарного атеросклероза с помощью неинвазивного биомаркера-КА. Сущность способа: биомаркер-КА в группе риска развития ишемической болезни сердца рассчитывают по следующим показателям: пол, толщина комплекса интима-медиа (ТКИМ), индекс жесткости β, сердечно-лодыжечный сосудистый индекс L-/CAVI₁, общий холестерин (ОХС), триглицериды (ТГ), липопротеиды низкой плотности (ЛНП), значения которых используют путем шкалирования. Причем при значении биомаркера-КА, представляющем собой сумму баллов, не менее 5 баллов констатируют высокую вероятность наличия коронарного атеросклероза, при значении биомаркера-КА менее 5 баллов атеросклероз коронарных артерий маловероятен. Разработанный комплексный биомаркер-КА позволяет оказывать персонифицированную помощь на ранних стадиях заболевания и тем самым предотвращать риск развития и прогрессирования клинических форм атеросклероза коронарных артерий. 3 ил., 1 табл., 2 пр.

Способ скрининговой диагностики коронарного атеросклероза с помощью неинвазивного биомаркера-КА, отличающийся тем, что биомаркер-КА в группе риска развития ишемической болезни сердца рассчитывают по следующим показателям: пол, толщина комплекса интима-медиа (ТКИМ), индекс жесткости β, сердечно-лодыжечный сосудистый индекс L-/CAVI₁, общий холестерин (ОХС), триглицериды (ТГ), липопротеиды низкой плотности (ЛНП), значения которых используют путем шкалирования:

пол: женский - 0 баллов, мужской - 1 балл;

ТКИМ μм:<550 μм - 0 баллов, ≥550 μм - 1 балл;

Индекс β:<5 - 0 баллов, ≥5 - 1 балл;

L-/CAVI1:<7,5 - 0 баллов, ≥7,5 - 1 балл;

ОХС, ммоль/л:<5 ммоль/л - 0 баллов, ≥5 ммоль/л - 1 балл;

ТГ, ммоль/л:<1,7 ммоль/л - 0 баллов, 1,7-2,0 ммоль/л - 1 балл, ≥2,0 ммоль/л - 2 балла;

ЛНП, ммоль/л:<1,8 ммоль/л - 0 баллов, 1,8-2,6 ммоль/л - 1 балл, ≥2,6 ммоль/л - 2 балла,

причем при значении биомаркера-КА, представляющем собой сумму баллов, не менее 5 баллов констатируют высокую вероятность наличия коронарного атеросклероза, при значении биомаркера-КА менее 5 баллов атеросклероз коронарных артерий маловероятен.