Способ прогнозирования эффективности электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии у больных с дилатационной кардиомиопатией в ранний послеоперационный период Российский патент 2023 года по МПК A61B8/08 

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии, и предназначено для прогнозирования эффективности электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии у больных с дилатационной кардиомиопатией в ранний послеоперационный период.

Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) - широко распространенное патологическое состояние, характеризующееся существенным снижением качества жизни и высокой летальностью пациентов. С середины 90-х годов в клиническую практику прочно вошел метод сердечной ресинхронизирующей терапии (СРТ), в основе которой лежит устранение электрической диссинхронии миокарда желудочков посредством имплантации больным бивентрикулярного электрокардиостимулятора (ЭКС). К сожалению, подобно любым другим методам лечения, СРТ имеет свои ограничения. Так, клиническая практика и проведенные исследования показывают, что в среднем у трети пациентов с имплантированными БВ ЭКС не удается достичь улучшения клинического состояния (уменьшение функционального класса ХСН, улучшение качества жизни). В связи с этим проблема совершенствования критериев отбора пациентов для проведения сердечной ресинхронизирующей терапии является актуальной практической задачей.

До недавнего времени основной группой пациентов на СРТ являлись больные средней и тяжелой степени ХСН, III-IV функционального класса по NYHA с определением диссинхронии как расширения QRS комплекса поверхностной электрокардиограммы (ЭКГ) до 120 мс и более. Однако неполное соответствие электрофизиологических признаков диссинхронии эхокардиографическим (ЭХОкг) признакам, недостаточная воспроизводимость клинического ответа у однотипных пациентов, а также существование значительного количества нереспондеров - лиц, у которых не удавалось достичь предполагаемого эффекта от СРТ, явились основными причинами проведения клинических исследований, направленных на уточнение критериев для отбора пациентов на СРТ.

Среди современных подходов к повышению эффективности СРТ терапии можно выделить следующие.

1. Ориентировка на исходные параметры комплекса QRS. Чем шире комплекс исходно (более 120-130 мс), тем выше вероятность адекватного ответа. Важно добиться укорочения комплекса более 40 мс после СРТ.

2. Большое значение имеет адекватное значение PQ интервала ЭКГ после СРТ. Используются формулы расчета на основе ЭКГ и ЭХОкг. Диастола ЛЖ должна совпадать по времени с закрытием митрального клапана.

3. Поиск наиболее поздней зоны активации левого желудочка (ЛЖ) до СРТ и попытка расположения и фиксации левожелудочкового электрода СРТ устройства именно в этой зоне для последующей стимуляции. Технические подходы - создание и применение многополюсных (четырехполюсных) левожелудочковых электродов, позволяющих осуществлять стимуляцию из любого полюса электрода. При этом сам электрод не смещается, но зона стимуляции может меняться на 3-4 см на стенке ЛЖ.

4. Применение бивентрикулярной стимуляции и возможность выбора полюса стимуляции ЛЖ существенно повышает эффективность СРТ. При этом одним из критериев повышения эффективности СРТ является динамика (уменьшение) митральной регургитации после СРТ, которая является следствием длительно существующей диссинхронии ЛЖ.

5. Процессы обратного ремоделирования ЛЖ после СРТ достаточно растянуты во времени и имеют индивидуальные особенности у каждого конкретного пациента. Поэтому прогнозируемый положительный эффект может быть смещен во времени.

6. Исходный функциональный класс ХСН по NYHA имеет большое прогностическое значение (пациенты II, III класса чаще дают положительный эффект по сравнению с больными в IV класса).

Тот факт, что показания к СРТ практически ежегодно уточняются и дополняются, свидетельствуют о том, что прогнозировать эффект СРТ с высокой долей вероятности не удается. Сохраняется довольно значительная группа нереспондеров на СРТ, составляющая от 15 до 20% от общего числа больных.

Авторам не удалось найти в доступных источниках информации способы прогнозирования эффективности электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии у больных с дилатационной кардиомиопатией в ранний послеоперационный период.

Заявляемое изобретение решает проблему прогнозирования эффективности СРТ у больных с дилатационной кардиомиопатией в ранний послеоперационный период с целью уменьшения количества больных без ожидаемого клинического эффекта.

Техническим результатом заявляемого изобретения является определение с высокой точностью среди пациентов с дилатационной кардиомиопатией групп с низкими и высокими прогнозами эффективности СРТ, что определит дальнейшую тактику лечения, принятие решения о целесообразности и оправданности проведения СРТ, учитывая прогнозируемый эффект функционирования устанавливаемой системы. Также техническим результатом является снижение количества неэффективных СРТ.

Для достижения заявленного технического результата в способе прогнозирования эффективности электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии у больных с дилатационной кардиомиопатией в ранний послеоперационный период, согласно изобретению перед электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапией исследуют индивидуальные показатели пациента: относительное изменение индекса Гибсона от диастолы к систоле (Δ ИГ) ЛЖ, относительное изменение индекса конусности от диастолы к систоле (Δ ИК) ЛЖ, индекс временной неоднородности (КВ ПА) ЛЖ, индекс конусности в конечную диастолу (ИК КД) ЛЖ, индекс пространственной неоднородности (КВ РФВ) ЛЖ, толщину межжелудочковой перегородки (конечная систола) (МЖП КД), конечно-систолический размер (КСР) ЛЖ, площадь правого предсердия (ППП), конечно-диастолический размер (КДР) ЛЖ, толщину задней стенки (конечная диастола) (ЗСЛЖ КД), толщину задней стенки (конечная систола) (ЗСЛЖ КС), ударный обьем (УО) ЛЖ, ширину правого предсердия (ШПП), конечно-систолический объем (КСО) ЛЖ, затем полученные значения подставляют в дискриминантную функцию:

ДФ=-181.950* Δ ИГ+ 31.958* Δ ИК -24.808* КВ ПА+ 17.937* ИК КД+ 6.834* КВ РФВ+ 1.881* МЖП КД+ 1.464* КСР+ 0.938* ППП -0.906*КДР -0.785* ЗСЛЖ КД+ 0.554* ЗСЛЖ КС+ 0.186*УО -0.172*ШПП -0.041* КСО - 57.776,

где -181.950; 31.958; -24808; 17.937; 6.834; 1.881; 1.464; 0.938; -0.906; -0.785; 0.554; 0.186; -0.172; -0.041 - нестандартизованные коэффициенты для соответствующего параметра, -57.776 - константа.

Если значение функции меньше или равно нулю, то прогнозируют, что процедура электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии будет эффективна для пациента в раннем послеоперационном периоде, а если значение дискриминантной функции больше нуля, то прогнозируют, что процедура электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии будет неэффективна.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена таблица с параметрами для построения прогностических моделей методом LDA.

На фиг. 2 изображена таблица с коэффициентами дискриминантной функции для соответствующих параметров

В ходе предварительного исследования была разработана прогностическая модель успешности СРТ, для построения которой была обследована группа пациентов, разделенная на две подгруппы в зависимости от успешности СРТ, так называемую подгруппу респондеров и подгруппу нереспондеров. Проведено ретроспективное нерандомизированное исследование. Пациенты проходили обследование до СРТ и после в течение месяца. Оценивалась вторичная конечная точка: успешность СРТ оценивалась по данным ремоделирования ЛЖ, которые были получены с помощью ЭхоКГ. Успешной терапия считалась при увеличении фракции выброса (ФВ) ЛЖ более чем на 10% и уменьшении конечно-систолического объема на более чем 15% по сравнению с дооперационными показателями.

Помимо оценки ЭхоКГ показателей, входивших в стандартное исследование, оценивались параметры функциональной геометрии ЛЖ (фиг. 1). Для этого ЭхоКГ-изображения ЛЖ сердца человека регистрировали в четырехкамерной апикальной позиции в течение полного сократительного цикла (Philips IE 33 ultrasound system) под контролем ЭКГ. Эндокардиальные контуры ЛЖ на каждом кадре определяли с помощью программы QLAB Philips. Вычисление объемной ФВ и ее двумерной оценки (относительного уменьшения площади изображения ЛЖ за систолу), а также анализ региональной кинетики стенки ЛЖ для каждого пациента проводили при помощи разработанного авторами программного комплекса покадровой обработки контуров ЛЖ на основе метода секторов.

Так область, ограниченную конечно-диастолическим контуром, разбивали на 20 секторов с равной площадью и отслеживали как меняется площадь каждого сектора в течение сердечного цикла. Максимальное относительное уменьшение площади сектора в течение сердечного цикла по отношению к конечно - диастолической площади сектора использовали в качестве оценки региональной ФВ (РФВ), а отношение времени достижения этого максимума ко времени достижения глобальной систолы - в качестве регионального показателя асинхронизма (ПА) движения стенки. Коэффициенты вариации индивидуальных значений РФВ и регионального ПА пациента применяли как индексы пространственной и временной неоднородности движения стенки ЛЖ этого пациента. Для количественной оценки изменения формы ЛЖ в течение сократительного цикла вычисляли:

- индекс сферичности - отношение короткой к длинной оси ЛЖ;

- индекс Гибсона - отношение площади области ЛЖ, ограниченной эндокардиальным контуром, к площади круга, длина окружности которого равна периметру контура ЛЖ, отражающий степень близости контура к окружности;

- индекс конусности - отношение радиуса окружности, аппроксимирующей верхушечную область контура, к короткой оси ЛЖ, который отражает степень заостренности (конусности) верхушечной зоны;

- индекс Фурье, вычисляемый на основе аппроксимации контура ЛЖ рядом Фурье, который указывает на степень сложности формы в отличие от окружности.

Статистический анализ полученных данных и сравнение групп выполнен при помощи пакета SPSS 23.0. (IBM, США). Все статистические сравнения проводились на уровне значимости 0.05. Нормальное распределение параметров проверялось с помощью критерия Шапиро - Уилка (Shapiro-Wilk). Сравнение равенство дисперсий проводилось с помощью критерия Левине. В тексте приведены средние значения числовых показателей со стандартным отклонением.

При помощи методов машинного обучения, в частности линейного дискриминантного анализа (LDA), проведена классификация данных с точки зрения успешности и неуспешности СРТ.

LDA использовался для построения прогностической модели оценки успешности СРТ и классификации пациентов в зависимости от ответа на терапию.

Использовались следующие настройки программного обеспечения при выполнении LDA: Метод прямой пошаговый (F вкл = 1.25, F иск = 1). Статистическая значимость модели оценивалась по статистике лямда Уилкса. Дискриминантная способность модели оценивалось с помощью коэффициента канонической корреляции (R²), чем ближе R² к единице, тем больше разделительная способность модели. Точность классификации представлена специфичностью и чувствительностью, и их средним значением. Также оценивалась точность классификации при кросс-проверке (скользящий контроль), которая показывает устойчивость к изменению набора данных при построении дискриминантной функции. Параметры, которые использовались в построении моделей прогноза разбиты по тематическим блокам (Фиг. 1).

Проведена оценка параметров функциональной геометрии в зависимости от успешности СРТ.

В дискриминантную функцию вошли следующие параметры:

относительное изменение индекса Гибсона от диастолы к систоле (Δ ИГ) ЛЖ,

относительное изменение индекса конусности от диастолы к систоле (Δ ИК) ЛЖ,

индекс временной неоднородности (КВ ПА) ЛЖ,

индекс конусности в конечную диастолу (ИК КД) ЛЖ,

индекс пространственной неоднородности (КВ РФВ) ЛЖ,

толщина межжелудочковой перегородки (конечная диастола) (МЖП КД),

конечно-систолический размер (КСР) ЛЖ,

площадь правого предсердия (ППП),

конечно-диастолический размер (КДР) ЛЖ,

толщину задней стенки (конечная диастола) (ЗСЛЖ КД),

толщину задней стенки (конечная систола) (ЗСЛЖ КС),

ударный объем (УО) ЛЖ,

ширину правого предсердия (ШПП),

конечно-систолический объем (КСО) ЛЖ.

В таблице на фиг. 2 представлены коэффициенты дискриминантной функции для соответствующих параметров, которые используют при реализации заявляемого изобретения.

Способ осуществляют следующим образом.

У пациента, направляемого на СРТ, исследуют индивидуальные параметры, а именно: относительное изменение индекса Гибсона от диастолы к систоле (Δ ИГ) ЛЖ, относительное изменение индекса конусности от диастолы к систоле (Δ ИК) ЛЖ, индекс временной неоднородности (КВ ПА) ЛЖ, индекс конусности в конечную диастолу (ИК КД) ЛЖ, индекс пространственной неоднородности (КВ РФВ) ЛЖ, толщину межжелудочковой перегородки (конечная систола) (МЖП КД), конечно-систолический размер (КСР) ЛЖ, площадь правого предсердия (ППП), конечно-диастолический размер (КДР) ЛЖ, толщину задней стенки (конечная диастола) (ЗСЛЖ КД), толщину задней стенки (конечная систола) (ЗСЛЖ КС), ударный объем (УО) ЛЖ, ширину правого предсердия (ШПП), конечно-систолический объем (КСО) ЛЖ. Затем полученные значения подставляют в дискриминантную функцию:

ДФ=-181.950* Δ ИГ+ 31.958* Δ ИК -24.808* КВ ПА+ 17.937* ИК КД+ 6.834* КВ РФВ+ 1.881* МЖП КД+ 1.464* КСР+ 0.938* ППП -0.906*КДР -0.785* ЗСЛЖ КД+ 0.554* ЗСЛЖ КС+ 0.186*УО -0.172*ШПП -0.041* КСО - 57.776. Если значение функции будет меньше или равное нулю, то прогнозируют, что процедура электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии будет эффективна для пациента в раннем послеоперационном периоде, а если значение дискриминантной функции будет больше нуля, то прогнозируют, что процедура электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии будет неэффективна.

Значимость модели Р<0.0001, коэффициент детерминации R²=0.987

Точность классификации 100% (специфичность 100%, чувствительность 100%), точность кросс-проверки 100%.

Заявляемый способ позволяет определить с высокой точностью среди пациентов с дилатационной кардиомиопатией группы с низкими и высокими прогнозами эффективности СРТ, что приведет к снижению количества неэффективных СРТ.

Клинические примеры.

1. Пациент А. Пол женский, возраст 40 лет. Диагноз дилатационная кардиомиопатия (ДКМП) ишемического дисметаболического генеза, полная блокада левой ножки пучка Гиса.

При дооперационном ЭхоКГ исследовании были получены следующие количественные значения параметров, входящих в модель:

Δ ИГ=0,015

Δ ИК=0.169

КВ ПА=0,477

ИК КД=0,367

КВ РФВ=0,402

МЖП КД=11 мм

КСР=48 мм

ППП=19,4 см²

^{КДР=66 мм}

ЗСЛЖ КД=11 мм

ЗСЛЖ КС=15 мм

УО=75 мм

ШПП=33 мм

КСО=172 мм

Подставляем полученные значения в дискриминантную функцию

-181.950* 0.015+ 31.958* 0.169 -24.808* 0.477+ 17.937* 0.367+ 6.834* 0.402+ 1.881* 11+ 1.464* 48+ 0.938* 19.4 -0.906*66 -0.785* 11+ 0.554* 15+ 0.186*75 -0.172*33 -0.041* 172-57.776= -7.288

Значение функции меньше нуля, следовательно, операция СРТ признается эффективной.

В течение месяца после СРТ у этого пациента наблюдается увеличение фракции выброса с 30% до 35,5% и уменьшение конечно-систолического объема с 172 мл до 103 мл, что дает основание говорить об эффективности СРТ.

2. Пациент Б. Пол мужской, 53 года, диагноз - ДКМП, хроническая фибрилляция предсердий. При дооперационном ЭхоКГ исследовании были получены следующие количественные значения параметров, входящих в модель:

Δ ИГ=0,028

Δ ИК=0.115

КВ ПА=0,386

ИК КД=0,286

КВ РФВ=0,459

МЖП КД=10 мм

КСР=67 мм

ППП=22.5 см²

^{КДР=76 мм}

ЗСЛЖ КД=10 мм

ЗСЛЖ КС=15 мм

УО=76 мм

ШГШ=43 мм

КСО=212 мм

Подставляем исходные значения в дискриминантную функцию

-181.950* 0.028+ 31.958* 0.115 -24.808* 0.386+ 17.937* 0.286+ 6.834* 0.459+ 1.881* 10+ 1.464* 67+ 0.938* 22.5 -0.906*76 -0.785* 10+ 0.554* 15+ 0.186*76 -0.172*43 -0.041* 212 - 57.776=7.226

Значение дискриминантной функции больше нуля, следовательно операция СРТ признается неэффективной.

После СРТ у этого пациента наблюдается уменьшение фракции выброса с 16% до 15% и незначительное уменьшение конечно-систолического объема с 212 мл до 203 мл, что дает основание говорить об отсутствии положительного ответа на СРТ.

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии. Перед электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапией исследуют индивидуальные показатели пациента: относительное изменение индекса Гибсона от диастолы к систоле (Δ ИГ), относительное изменение индекса конусности от диастолы к систоле (Δ ИК), индекс временной неоднородности (КB ПА), индекс конусности в конечную диастолу (ИК КД), индекс пространственной неоднородности (КB РФВ), толщину межжелудочковой перегородки (конечная диастола) (МЖП КД), конечно-систолический размер (КСР), площадь правого предсердия (ППП), конечно-диастолический размер (КДР), толщину задней стенки (конечная диастола) (ЗСЛЖ КД), толщину задней стенки (конечная систола) (ЗСЛЖ КС), ударный объем (УО), ширину правого предсердия (ШПП), конечно-систолический объем (КСО). Затем полученные значения подставляют в дискриминантную функцию. Если значение функции будет меньше или равно нулю, то прогнозируют, что процедура электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии будет эффективна для пациента в раннем послеоперационном периоде, а если значение дискриминантной функции будет больше нуля, то прогнозируют, что процедура электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии будет неэффективна. Способ позволяет определить с высокой точностью среди пациентов с дилатационной кардиомиопатией группы с низкими и высокими прогнозами эффективности СРТ, что приведет к снижению количества неэффективных СРТ. 2 ил., 2 пр.

Способ прогнозирования эффективности электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии у больных с дилатационной кардиомиопатией в ранний послеоперационный период, при котором перед электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапией исследуют индивидуальные показатели пациента: относительное изменение индекса Гибсона от диастолы к систоле (Δ ИГ), относительное изменение индекса конусности от диастолы к систоле (Δ ИК), индекс временной неоднородности (КB ПА), индекс конусности в конечную диастолу (ИК КД), индекс пространственной неоднородности (КB РФВ), толщину межжелудочковой перегородки (конечная диастола) (МЖП КД), конечно-систолический размер (КСР), площадь правого предсердия (ПГШ), конечно-диастолический размер (КДР), толщину задней стенки (конечная диастола) (ЗСЛЖ КД), толщину задней стенки (конечная систола) (ЗСЛЖ КС), ударный объем (УО), ширину правого предсердия (ШПП), конечно-систолический объем (КСО), затем полученные значения подставляют в дискриминантную функцию:

ДФ=-181.950* Δ ИГ+ 31.958* Δ ИК -24.808* КB ПА+ 17.937* ИК КД+ 6.834* КB РФВ+ 1.881* МЖП КД+ 1.464* КСР+0.938* ПГШ -0.906*КДР -0.785* ЗСЛЖ КД+ 0.554* ЗСЛЖ КС+ 0.186*УО -0.172*ШПП -0.041* КСО - 57.776,

где

-181.950; 31.958; -24808; 17.937; 6.834; 1.881; 1.464; 0.938; -0.906; -0.785; 0.554; 0.186; -0.172; -0.041 - нестандартизованные коэффициенты для соответствующего параметра,

-57.776 - константа,

и если значение функции будет меньше или равно нулю, то прогнозируют, что процедура электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии будет эффективна для пациента в раннем послеоперационном периоде, а если значение дискриминантной функции будет больше нуля, то прогнозируют, что процедура электрокардиостимуляционной ресинхронизирующей терапии будет неэффективна.