Способ прогнозирования улучшения сократимости миокарда у пациентов с хронической сердечной недостаточностью на фоне модуляции сердечной сократимости Российский патент 2023 года по МПК A61B8/04 A61N1/05 A61B5/318 

Изобретение относится к области медицины, в частности к кардиологии, и предназначено для прогнозирования улучшения сократимости миокарда у пациентов с хронической сердечной недостаточностью на фоне модуляции сердечной сократимости (МСС-терапия) в течение 12 месяцев после имплантации устройства MCG.

Как известно, основной функцией сердца является насосная функция, эффективность которой определяется состоянием сократимости миокарда.

Известен способ определения сократимости миокарда, при котором измеряют систолический и остаточный объемы крови желудочка, время изометрического сокращения, диастолическое давление и осуществляют расчет по математической формуле.

(Патент РФ №2133586, МПК А61В 5/02, опубл. 27.07.1999 г.).

Недостатком этого способа является низкая диагностическая точность и высокая погрешность, основанная на субъективной оценке и зависимости измеряемых параметров от пред- и постнагрузки.

Известен способ прогнозирования риска развития послеоперационных осложнений путем проведения трансторакальной эхокардиографии для измерения диаметра левого предсердия; определяют концентрацию интерлейкина-6 в пг/мл плазмы крови и концентрацию супероксиддисмутазы в Ед/г плазмы крови; определяют значение концентрации восстановленного глутатиона в мкмоль/г гемоглобина эритроцитов плазмы до операции с присвоением баллов. Полученные данные используют в оригинальной математической формуле для расчета индекса, по которому прогнозируют риск развития послеоперационных осложнений.

(Патент РФ №2750527, МПК А61В 5/00, опубл. 29.06.2021 Бюл. №19).

Недостатки данного способа заключаются в сложности определения за счет исследования крови; трудоемкости для персонала и невозможности его использования в диагностике сократительной функции миокарда левого желудочка.

Задачей изобретения является создание высокоинформативного неинвазивного способа прогнозирования улучшения сократимости миокарда у пациентов с хронической сердечной недостаточностью на фоне модуляции сердечной сократимости в течение 12 месяцев после имплантации устройства МСС, что позволит выделить приоритетную группу пациентов с ХСН, которые имеют наиболее лучший ответ на МСС-терапию, и определить дополнительный критерий к существующим показаниям к имплантации устройства МСС.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности прогнозирования улучшения сократимости миокарда в течение 12 месяцев после имплантации устройства МСС.

Это достигается тем, что в заявляемом способе прогнозирования улучшения сократимости миокарда у пациентов с хронической сердечной недостаточностью на фоне модуляции сердечной сократимости путем проведения трансторакальной эхокардиографии, согласно изобретению, трансторакальную эхокардиографию проводят до имплантации устройства модуляции сердечной сократимости (МСС), определяют плотность кинетической энергии аортального кровотока (ПКЭ) по формуле:

где GSCW - систолическая конструктивная работа, УО - ударный объем и при значении ПКЭ>7,7 мм.рт.ст.%/мл прогнозируют улучшение сократимости миокарда в течение 12 месяцев после имплантации устройства МСС.

Любая работа совершается за счет изменения энергии. Энергия - одно из основных свойств материи и мера способности совершать работу. Существуют такие понятия как потенциальная (энергия покоя, т.е. энергия, которой обладает тело, находящееся в состоянии покоя) и кинетическая энергия (энергия движения, т.е. энергия тела, находящегося в движении), которые в сумме образуют полную механическую энергию. Теорема о кинетической энергии гласит, что «изменение кинетической энергии системы равно работе всех внутренних и внешних сил, действующих на тела системы». Кинетической энергией обладает любой движущийся объект, в том числе жидкость. При этом, согласно закону сохранения энергии, общее количество энергии замкнутой физической системы не прибывает и не убывает, а переходит из одной формы в другую, всегда оставаясь постоянным.

Следовательно, изменение кинетической энергии ударного объема крови во время сокращения соответствует работе миокарда, действующей на этот объем -систолической конструктивной работе (GSCW).

Однако учитывая, что одна и та же работа, прикладываемая к разному объему крови, может иметь различный результат, ее абсолютное значение не может быть идеальным маркером эффективности сокращения. Для того, чтобы точнее оценить результат конструктивной работы в систолу, в текущем исследовании были рассчитаны энергетические характеристики аортального кровотока по данным трансторакальной ЭхоКГ. В частности, отношение систолической конструктивной работы к ударному объему, которое отражает количество энергии, получаемое единицей ударного объема крови в систолу и расходуемое на движение крови по сосудам - плотность кинетической энергии (ПКЭ) аортального кровотока.

На данный момент основную роль в исследовании кинетической энергии кровотока играет МРТ в режиме 4 D flow. Плотность кинетической энергии кровотока рассматривается как один из наиболее точных функциональных показателей правого желудочка сердца [Han QJ, Witschey WR, Fang-Yen CM, Arkles JS, Barker AJ, Forfia PR, Han Y. Altered Right Ventricular Kinetic Energy Work Density and Viscous Energy Dissipation in Patients with Pulmonary Arterial Hypertension: A Pilot Study Using 4D Flow MRI. PLoS One. 2015 Sep 29;10(9):e0138365. doi: 10.1371/journal.pone.0138365. PMID: 26418553; PMCID: РМС4587751].

Уменьшение плотности кинетической энергии ассоциировано с развитием тромбоза левого желудочка (ЛЖ) у пациентов с постинфарктным кардиосклерозом (ПИКС) [Garg Р, van der Geest RJ, Swoboda PP, Crandon S, Fent GJ, Foley JRJ, Dobson LE, Al Musa T, Onciul S, Vijayan S, Chew PG, Brown LAE, Bissell M, Hassell MECJ, Nijveldt R, Elbaz MSM, Westenberg JJM, Dall'Armellina E, Greenwood JP, Plein S. Left ventricular thrombus formation in myocardial infarction is associated with altered left ventricular blood flow energetics. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2019 Jan 1;20(1): 108-117. doi: 10.1093/ehjci/jey121. Erratum in: Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2019 Jan 1;20(1):117. PMID: 30137274; PMCID: PMC6302263]

Параметры кинетической энергии кровотока также играют роль в оценке функционального состояния предсердий [Arvidsson РМ, Heiberg Е, Carlsson M, Arheden H. Quantification of left and right atrial kinetic energy using four-dimensional intracardiac magnetic resonance imaging flow measurements. J Appl Physiol (1985). 2013 May 15;114(10):1472-81. doi: 10.1152/japplphysiol.00932.2012. Epub 2013 Mar 14. PMID: 23493355].

В единичных работах кинетическая энергия внутрижелудочкового кровотока изучалась с помощью контрастной ЭхоКГ. Было установлено, что повышение кинетической энергии внутрижелудочкового вихревого потока ассоциировано с более низким риском основных неблагоприятных сердечных событий (госпитализации и смерти от сердечно-сосудистых заболеваний) и улучшением функционального состояния у пациентов с хронической сердечной недостаточностью [Kim IC, Hong GR, Pedrizzetti G, Shim CY, Kang SM, Chung N. Usefulness of Left Ventricular Vortex Flow Analysis for Predicting Clinical Outcomes in Patients with Chronic Heart Failure: A Quantitative Vorticity Imaging Study Using Contrast Echocardiography. Ultrasound Med Biol. 2018 Sep;44(9):1951-1959. doi: 10.1016/j.ultrasmedbio.2018.05.015. Epub 2018 Jul 3. PMID: 29980452].

Ранее кинетическая энергия кровотока не изучалась с использованием трансторакальной ЭхоКГ без применения контрастных средств. Также не изучались параметры кинетической энергии аортального кровотока у пациентов с ХСН.

Осуществление способа

Пациенту до имплантации устройства модуляции сердечной сократимости (МСС) проводят трансторакальную эхокардиографию. Определяют значения параметров GSCW - систолическая конструктивная работа и УО - ударный объем сердца.

Определяют плотность кинетической энергии аортального кровотока (ПКЭ) по формуле:

где GSCW - систолическая конструктивная работа, УО - ударный объем.

При значении ПКЭ аортального кровотока > 7,7 мм.рт.ст.%/мл прогнозируют улучшение сократимости миокарда в течение 12 месяцев после имплантации устройства МСС.

Примеры осуществления способа

1. Пациентка А. До имплантации OPTIMIZER SMART фракция выброса левого желудочка (ФВЛЖ) составляла 35%, GSCW 681 мм.рт.ст.%, УО 70 мл соответственно. Значение плотности кинетической энергии (ПКЭ) аортального кровотока составило 10 мм.рт.ст.%/мл. Через 12 месяцев МСС отмечалось увеличение ФВ ЛЖ до 40%.

2. Пациент Ц. До имплантации OPTIMIZER SMART ФВЛЖ составляла 35%, GSCW 546 мм.рт.ст.%, УО 78 мл. Расчетное значение ПКЭ аортального кровотока составило 7 мм.рт.ст.%/мл. Через 12 месяцев МСС не отмечалось динамики сократимости, ФВ ЛЖ составила 35%.

3. Пациент Б. До имплантации OPTIMIZER SMART ФВЛЖ составляла 25%, GSCW 869 мм.рт.ст.%, УО 58 мл. Значение ПКЭ аортального кровотока составило 15 мм.рт.ст.%/мл. Через 12 месяцев МСС отмечалось увеличение ФВ ЛЖ до 33%.

4. Пациент Г. До имплантации OPTIMIZER SMART ФВЛЖ составляла 25%, GSCW 325 мм.рт.ст.%, УО 55 мл. Значение ПКЭ аортального кровотока составило 6 мм.рт.ст.%/мл. Через 12 месяцев МСС не отмечалось динамики сократимости, ФВЛЖ составила 25%.

По результатам наблюдения в течение 12 месяцев у 70% пациентов с имплантированными устройствами МСС отмечено улучшение сократимости, у 21% человек систолическая функция не изменилась и у 9% человек было выявлено ее снижение, обусловленное прогрессированием ХСН. В таблице 1 представлены исходные параметры ремоделирования, деформации и работы миокарда пациентов с ХСН в зависимости от динамики сократительной функции ЛЖ на фоне МСС-терапии по данным ЭхоКГ.

Группа пациентов с улучшением сократимости была сопоставима с группой пациентов, у которых не наблюдалось динамики сократительной функции на фоне МСС-терапии по всем параметрам, кроме ПКЭ аортального кровотока. Значение данного показателя было достоверно выше в группе пациентов, у которых было отмечено улучшение систолической функции после имплантации устройства МСС OPTIMIZER SMART, чем у пациентов без последующего улучшения сократимости и составило 10 мм.рт.ст.%/мл. против 7 мм.рт.ст.%/мл. (р=0,043). По данным ROC анализа пороговое значение ПКЭ для прогнозирования улучшения сократимости на фоне МСС составило более 7,7 мм.рт.ст.%/мл. (AUC: 0,735; р 0,003; чувствительность 70%; специфичность 63%, доверительный интервал 0,579-0,891).

На фиг. 1 показана чувствительность и специфичность ПКЭ аортального кровотока как предиктора улучшения сократимости миокарда при использовании МСС. Этот показатель, как отражающий взаимосвязь между объемными и функциональными параметрами ЛЖ, а также энергетические характеристики кровотока, является предиктором резервных возможностей сердечно-сосудистой системы и обратимости структурно-функционального ремоделирования миокарда при использовании МСС терапии. Изучение энергетических параметров кровотока с учетом имеющихся неинвазивных методик оценки работы миокарда ЛЖ является перспективным и позволит найти ответы на актуальные вопросы патофизиологии и лечения ХСН.

Таким образом, заявляемый способ позволяет достаточно быстро и точно оценивать сократимость миокарда в течение 12 месяцев после имплантации устройства МСС, что позволит выделить приоритетную группу пациентов с ХСН на этапе подготовки к имплантации устройства МСС, которые будут иметь наиболее лучший ответ на МСС-терапию и обеспечивает возможность своевременной медикаментозной коррекции. Кроме того, заявляемый способ обладает дополнительными преимуществами: неинвазивность, безопасность и простота применения; большая диагностическая точность и оперативность получения результатов.

Изобретение относится к области медицины, в частности к кардиологии. Выполняют трансторакальную эхокардиографию до имплантации устройства модуляции сердечной сократимости (МСС). При этом на основании систолической конструктивной работы и ударного объема определяют плотность кинетической энергии аортального кровотока (ПКЭ) по оригинальной формуле. При значении ПКЭ>7,7 мм.рт.ст.%/мл прогнозируют улучшение сократимости миокарда в течение 12 месяцев после имплантации устройства МСС. Способ позволяет повысить точность прогнозирования улучшения сократимости миокарда в течение 12 месяцев после имплантации устройства МСС. 1 ил., 1 табл., 4 пр.

Способ прогнозирования улучшения сократимости миокарда у пациентов с хронической сердечной недостаточностью на фоне терапии модуляции сердечной сократимости путем проведения трансторакальной эхокардиографии, отличающийся тем, что трансторакальную эхокардиографию проводят до имплантации устройства модуляции сердечной сократимости (МСС), определяют плотность кинетической энергии аортального кровотока (ПКЭ) по формуле:

где GSCW - систолическая конструктивная работа, УО - ударный объем и при значении ПКЭ>7,7 мм.рт.ст.%/мл прогнозируют улучшение сократимости миокарда в течение 12 месяцев после имплантации устройства МСС.