Способ интраоперационного прогнозирования высокого риска ранней дисфункции коронарных шунтов по флоуметрической оценке резерва кровотока Российский патент 2024 года по МПК A61B8/06 

Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии. Операция коронарного шунтирования (КШ) является одним из эффективных методов лечения пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС). Успех операции КШ, как и долгосрочная функциональность коронарных шунтов, зависит не только от качества и типа выбранного трансплантата, но и от состояния коронарного русла [2]. Функциональность коронарных шунтов после операции является основным фактором, определяющим заболеваемость и смертность после хирургической реваскуляризации миокарда. Однако, по данным литературы после КШ до 8% случаев обнаруживается дисфункция маммаро-коронарных шунтов, и до 20% случаев развивается дисфункция шунтов из большой подкожной вены в течение первого года наблюдения за пациентами [1]. В долгосрочном периоде после операции несостоятельность шунтов связана с гиперплазией интимы в аутовенозных трансплантатах и прогрессированием атеросклероза в нативных коронарных артериях. В то время как ранняя непроходимость, особенно в течение первого года наблюдения, обусловлена или хирургической ошибкой, которую на практике возможно исправить во время операции (перегиб шунта, линейное натяжение из-за недостаточной длины, стеноз в области анастомоза), или несостоятельностью дистального русла обусловленной микроциркуляторными обструкциями или микроциркуляторными функциональными дисфункциями, при наличии которых диагностируют микрососудистую стенокардию. Диагноз микрососудистой стенокардии выставляется при выявлении сниженного коронарного резерва (CFR-coronary flow reserve) по данным компьютерной томографии (менее 2,0 единиц) [3]. Лечение микрососудистой стенокардии направлено на купирование доминирующих механизмов микроциркуляторной дисфункции в связи с чем рекомендуется оптимальная схема терапевтического лечения, отличающаяся от схемы лечения пациентов с изолированной обструктивной коронарной патологией [Ong P, Eur Heart J Cardiovasc Pharmacother 2015;1:65-71].

В настоящее время при хирургическом лечении обструктивной болезни коронарных артерий недостаточно внимания уделяется микрососудистой дисфункции коронарного русла. Ведь наличие обструктивного поражения коронарных артерий не исключает риск симультанной микрососудистой ангиопатии, которая влияет на эффективность шунтов как во время операции, так и в послеоперационном периоде. Как в научной литературе, так и в современных рекомендациях по лечению хронического коронарного синдрома диагностический поиск микроциркуляторных расстройств, а именно определение резерва коронарного русла (CFR) инициируется только в условиях необструктивных, гемодинамически незначимых поражениях коронарных артерий [3]. Известно, что резерв коронарного кровотока может быть снижен как по причине обструктивного заболевания коронарных артерий, так и по причине микроциркуляторных дисфункций [5]. Реваскуляризация миокарда увеличивает резерв миокардиального русла у большинства пациентов с многососудистым поражением коронарных артерий, у которых исходные значения CFR были снижены [4]. Но, тем не менее существуют исследования, где сообщается о сохраняющемся сниженном коронарном резерве (CFR) после реваскуляризации миокарда, что сопровождается более высоким риском ишемических событий и дисфункций коронарных шунтов в послеоперационном периоде, вероятнее всего по причине наличия у таких пациентов не только обструкции коронарных артерий, но и микроциркуляторных расстройств, требующих особого внимания [5]. Поэтому существуют данные о том, что реваскуляризация миокарда не оказывает влияния на прогноз у некоторой части пациентов, и что после коронарного шунтирования может сохраняться стенокардия, а результаты нагрузочных проб остаются неудовлетворительными [6]. Это говорит о том, что требуются дополнительные диагностические мероприятия у пациентов после хирургической реваскуляризации миокарда по выявлению микрососудистых дисфункций, влияющих как на функциональность коронарных шунтов, так и на течение ИБС в целом. Таким пациентам необходим особый контроль, график диспансеризации и оптимальная схема терапевтического лечения.

В настоящее время самым информативным и безопасным способом интраоперационной оценки функции шунтов является метод измерение времени транзитного кровотока - интраоперационная ультразвуковая флоуметрия (TTFM - transit time flow measurement) [8]. Результаты TTFM шунтов тесно коррелируют с данными ранней послеоперационной ангиографии, поэтому прогностическая ценность этой методики высокая [9]. В подавляющем большинстве случаев, TTFM выполняют один раз во время операции на фоне восстановления собственной стабильной гемодинамики. Такой подход нельзя считать идеальным, так как единичное измерения кровотока в конце основного этапа операции не позволяет определить гемодинамическое функциональное состояние микроциркуляторного коронарного русла. Интраоперационное измерение TTFM по шунтам с проведением фармакологической стресс-нагрузки демонстрирует резерв кровотока по коронарным шунтам исходя из состояния и реактивности микроциркуляторного коронарного русла у пациентов непосредственно на операции. Определение резерва кровотока по коронарным шунтам в конце операции сразу после полной хирургической реваскуляризации миокарда даёт возможность диагностировать микроциркуляторную коронарную дисфункцию, ухудшающую функциональность только что сформированных коронарных шунтов. Применение способа интраоперационного прогноза ранней дисфункции коронарных шунтов по флоуметрической оценке резерва кровотока позволит незамедлительно провести коррекцию оптимального медикаментозного лечения пациентов и графика диспансеризации в послеоперационном периоде.

В проанализированной патентной и научно-медицинской литературе адекватного прототипа не обнаружено.

Задачей изобретения является создание способа прогнозирования высокого риска ранней дисфункции коронарных шунтов по флоуметрической оценке резерва кровотока и определение порогового значения показателя резерва кровотока во время хирургической реваскуляризации миокарда.

Поставленная задача решается тем, что при операции коронарного шунтирования после восстановления собственной гемодинамики выполняют измерение времени транзитного потока по шунтам (TTFM) в покое и с фармакологической стресс-нагрузкой с помощью системы Medistim VeriQ. Данная система позволяет производить измерение времени транзитного кровотока по коронарным шунтам с помощью датчиков соответствующего размера (2, 3, 4 и 5 мм). Основными параметрами для оценки кровотока в покое являются средняя объемная скорость кровотока (MGF - mean graft flow), пульсативный индекс (PI- pulsatility index) и диастолическое наполнение (DF - diastolic filling). Проведение фармакологической стресс-нагрузки осуществляют с помощью метаболического препарата - аденозинтрифосфата (АТФ) с целью расчета резерва кровотока по коронарным шунтам. Резерв кровотока по коронарным шунтам вычисляют отношением средней объёмной скорости кровотока (MGF) при фармакологической стресс-нагрузке к средней скорости кровотока в покое. Необходимую дозу АТФ (160 мкг/кг/мин) рассчитывают индивидуально, в зависимости от веса пациента в соответствии с рекомендациями по проведению нагрузочных фармакологических стресс-проб [10]. Введение АТФ осуществляют внутривенно при помощи механического инфузомата по 4-минутному протоколу. На пике фармакологической нагрузки, в конце 4-й мининфузии АТФ проводят измерение и запись скоростных параметров кровотока.

Многомерная регрессионная модель показала, что значение резерва кровотока по коронарным шунтам было единственным значимым независимым предиктором ранней дисфункции коронарных шунтов. В результате ROC-анализа пороговое значение резерва кровотока по коронарным шунтам тесно коррелирующего с ранней дисфункцией коронарных шунтов (29,6%) оказалось менее 1,7 единиц (n=40, P = 0,048) (Фиг. 1) (Таблица 2). Также было выявлено, что низкие значения средней объёмной скорости кровотока в покое без фармакологической нагрузки во время интраоперационной флоуметрии не являются статистически значимыми показателями дисфункции коронарных шунтов (n=40, P = 0,119) (Таблица 2).

Предлагаемый в качестве изобретения способ позволяет определить резерв кровотока по коронарным шунтам при операции коронарного шунтирования, где его значении менее 1,7 единиц сопряжено с высоким риском дисфункции коронарных шунтов и высоким риском развития ишемических событий по причине наличия микроциркуляторных расстройств. Предлагаемый способ обладает статистически значимой воспроизводимостью.

Новизна предлагаемого решения заключается в разработке порогового критерия резерва кровотока по коронарным шунтам, определяемого методом измерения времени транзитного потока по шунтам (интраоперационной ультразвуковой флоуметрии) при хирургической реваскуляризации миокарда, коррелирующего с высоким риском дисфункции коронарных шунтов в ближайшем периоде наблюдения.

Предлагаемый способ технически прост, не требует использования трудоёмких технологий для оценки кровотока.

Существенные признаки, характеризующие изобретение проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и не являющиеся очевидными для специалиста.

Идентичной совокупности признаков не обнаружено в патентной и научно-медицинской литературе.

Данное изобретение может быть использовано в практическом здравоохранении для повышения качества и эффективности лечения.

Предлагаемое изобретение соответствует условиям патентоспособности «Новизна», «Изобретательский уровень», «Промышленная применимость».

Предлагаемое изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему фигур:

Фиг. 1 - ROC-анализ представляющий пороговое значение резерва кровотока по коронарным шунтам для прогнозирования их ранней дисфункции с высокой чувствительностью и специфичностью.

Фиг. 2 - Интраоперационная флоуметрия маммаро-коронарного шунта на переднюю нисходящую коронарную артерию в покое.

Фиг. 3 - Интраоперационная флоуметрии аорто-коронарного шунта на правую коронарную артерию в покое.

Фиг. 4 - Интраоперационная флоуметрия маммаро-коронарного шунта на переднюю нисходящую коронарную артерию в нагрузке (стресс-проба).

Фиг. 5 - Интраоперационная флоуметрии аорто-коронарного шунта на правую коронарную артерию в нагрузке (стресс-проба).

Способ осуществляют следующим образом:

Пациента доставляют в операционную. Выполняется стандартное анестезиологическое пособие. Проводят обработку операционного поля раствором антисептика. Выполняются типовые для коронарного шунтирования этапы оперативного вмешательства. После полной реваскуляризации миокарда и восстановления собственной гемодинамики выполняется ультразвуковая флоуметрия (TTFM) всех шунтов сначала в покое с помощью системы Medistim VeriQ. Для этого датчики соответствующего диаметра устанавливается на каждый шунт с фиксацией всех параметров кровотока на аппарате Medistim (MGF, PI, DF). При PI менее 5 единиц и DF более 50% коронарный шунт считается выполненным без технических ошибок [11]. Далее выполняется внутривенное введение АТФ в дозе 160 мкг/кг/мин. Введение АТФ осуществляется внутривенно при помощи механического инфузомата по 4-минутному протоколу. На пике фармакологической нагрузки, в конце 4-ой инфузии АТФ проводится повторное измерение и фиксация параметров кровотока на аппарате Medistim (MGF, PI, DF). Резерв кровотока по коронарным шунтам вычисляется отношением средней объёмной скорости кровотока (MGF) при фармакологической нагрузке к средней объёмной скорости кровотока в покое. При величине показателя резерва кровотока менее 1,7 единиц прогнозируется высокий риск ранней дисфункции коронарных шунтов в течение года наблюдения с учётом наличия микроциркуляторной дисфункции. Таким пациентам необходима коррекция оптимального медикаментозного лечения и графика диспансеризации в послеоперационном периоде в условиях искусственного кровообращения и кардиоплегии.

Предлагаемый в качестве изобретения способ апробирован на 40 пациентах (120 шунтов) с ишемической болезнью сердца. Всем пациентам проведена контрольная коронарошунтография в среднем через 12±3 месяца после операции. В результате многомерного регрессионного анализа выявлена более частая дисфункции коронарных шунтов через 12±3 месяцев при пороге интраоперационного резерва кровотока по коронарным шунтам менее 1,7 единиц (p=0,048). Количество шунтов с резервом кровотока менее 1,7 единиц оказалось - 27 со средней объёмной скоростью кровотока 24+17 ml/min в покое и 37+12 ml/min при стресс-нагрузке. Резерв кровотока по коронарным шунтам более или равный 1,7 единиц был зафиксирован на 93 шунтах со средней объёмной скоростью кровотока 37+18 ml/min в покое и 84+12 ml/min при стресс-нагрузке (Таблица 1).

Таблица 1. Дисфункция коронарных шунтов в зависимости от резерва кровотока. Количество шунтов MGF rest (Q) MGF stress (Q) Дисфункция шунтов по КВГ Резерв кровотока по шунту <1,7 27/120 (22,5%) 24+17 ml/min 37+12 ml/min 29,6% Резерв кровотока по шунту ≥1,7 93/120 (77,5%) 37+18 ml/min 84+12 ml/min 0

При резерве кровотока по коронарным шунтам менее 1,7 единиц в раннем послеоперационном периоде наблюдения (до 12 месяцев) в 8 из 27 (29,6%) случаев была отмечена дисфункция коронарных шунтов по данным коронарошунтографии. При резерве кровотока по коронарным шунтам более или равному 1,7 единиц не было выявлено случаев дисфункции коронарных шунтов на контрольной ангиографии (Таблица 1). Многомерная регрессионная модель показала, что значение резерва кровотока по коронарным шунтам было единственным значимым независимым предиктором ранней дисфункции шунтов. В результате ROC-анализа пороговое значение для обнаружения дисфункции шунтов было значение резерва кровотока по шунтам менее 1,7 единиц (P = 0,048) (Фиг. 1) (Таблица 2). Также было выявлено, что низкие значения средней объёмной скорости кровотока в покое во время интраоперационной флоуметрии не являются статистически значимыми показателями дисфункции коронарных шунтов (P = 0,119) (Таблица 2).

Таблица 2. Результаты многомерного регрессионного анализа Площадь под кривой Переменные результата проверки Область Стандартная ошибка^a Асимптотическая знч.^b Асимптотический 95% доверительный интервал Нижняя граница Верхняя граница Резерв кровотока по шунтам ,941 ,048 ,000 ,847 1,000 Средняя объёмная скорость кровотока ,530 ,119 ,778 ,296 ,763 Для переменной или переменных результата проверки : Резерв кровотока по шунтам, Средняя объёмная скорость кровотока есть по крайней мере одна связь между группой положительного актуального состояния и группой отрицательного актуального состояния. a. В соответствии с непараметрическим предположением b. Нулевая гипотеза: = действительная площадь = 0,5

Клинический пример:

Пациент Б., 52 лет. Диагноз: ИБС. Стенокардия напряжения, ФК III. Атеросклероз коронарных артерий; Состояние после множественных ЧКВ: стентирование правой коронарной и задне-базальной артерий от 2016 года; стентирование передней нисходящей артерии от 2017 года; стентирование ствола левой коронарной артерии с переходом на огибающую артерию и медианной артерии от 2019 года; баллонная дилатация диагональной артерии от 2017 года. Окклюзия стента в ПКА (2022 год), стеноз ПНА в проксимальной части перед стентом - 75% (2022). HК II, ФК III по NYHA.

Эхокардиография до операции: Гипокинез базального и среднего сегментов нижней стенки ЛЖ. Диастолическая дисфункция 1-2 степени. (ФВ 59%), Клапаны функционируют нормально.

Операция коронарного шунтирования выполнена 29.04.22: Аутовенозное аортокоронарное шунтирование правой коронарной артерии (АКШ-ПКА). Маммарокоронарное шунтирование передней нисходящей артерии (МКШ-ПНА)

После реваскуляризации миокарда и восстановления собственной гемодинамика выполнена флоуметрическая оценка функциональности шунтов с расчётом резерва кровотока по шунтам. На маммаро-коронарном шунте (МКШ-ПНА) в покое зафиксирован удовлетворительный кровоток: средняя объёмная скорость кровотока (MGF) в покое - 51 мл/мин, пульсативный индекс (PI) - 2,1 единиц, диастолическое наполнение (DF) - 75% (Фиг. 2). На аорто-коронарном шунте к правой коронарной артерии (АКШ-ПКА) в покое зафиксирован также удовлетворительный кровоток: MGF в покое - 88 мл/мин, PI - 1,8, DF - 72% (Фиг. 3). Для проведения фармакологической стресс-нагрузки при весе пациента 101 кг была рассчитана доза АТФ - 64 мг, скорость введения 96 мл/час. На пиковой четвёртой минуты фармакологической стресс-нагрузки во время проведения флоуметрии было отмечено увеличение MGF на МКШ-ПНА до 122 мл/мин при сохранном PI - 1,8 и DF - 72% (Фиг. 4). При расчете резерва кровотока по МКШ-ПНА (MGF в стрессе /MGF в покое = 122/51 = 2,39) получилось значение - 2,39 единиц. При проведении флоуметрии на пике фармакологической стресс-нагрузки на АКШ-ПКА не было отмечено значимого увеличение MGF - 98мл/мин, при сохранном PI - 1,5 и DF - 67% (Фиг. 2). В результате расчета (MGF в стрессе /MGF в покое = 98/88 = 1,11) оказалось снижение резерва кровотока по АКШ-ПКА до 1,11 единиц.

В раннем послеоперационном периоде (через 6 месяцев) у пациента развилась клиника ишемии миокарда. Выполнена контрольная коронарошунтография, на которой выявлена дисфункция аутовенозного шунта со сниженным резервом кровотока к системе ПКА и удовлетворительно функционирующий шунт к системе ПНА с резервом кровотока 2,39 единиц (более 1,7 единиц). Выполнение ЧКВ на шунте и системе ПКА оказалось невозможным по причине окклюзии стента в ПКА и редуцированного дистального русла.

Несмотря на удовлетворительные параметры кровотока по шунту на систему ПКА по данным ультразвуковой флоуметрии в покое (MGF - 88 мл/мин, PI - 1,8, DF - 72%) стресс-нагрузка с АТФ не увеличила скоростные характеристики кровотока по шунту на ПКА и резерв кровотока по нему оказался низким - 1,11 единиц, что означает наличие микроциркуляторной дисфункции дистального русла ПКА, возможно, по причине множественных ЧКВ в этом коронарном бассейне.

Предлагаемый в качестве изобретения способ апробирован на 40 пациентах с ишемической болезнью сердца и позволяет повысить качество и эффективность лечения атеросклероза коронарных артерий.

Список используемой литературы:

1. Daniel J.F. M. Thuijs , Margreet W.A. Bekker , David P Taggart et al. Improving coronary artery bypass grafting: a systematic review and meta-analysis on the impact of adopting transit-time flow measurement. Eur J Cardiothorac Surg. 2019 Oct 1;56(4):654-663. doi: 10.1093/ejcts/ezz075

2. Ananth Kidambi, Adam N Mather, Manish Motwani et al. The effect of microvascular obstruction and intramyocardial hemorrhage on contractile recovery in reperfused myocardial infarction: insights from cardiovascular magnetic resonance. J Cardiovasc Magn Reson. 2013 Jun 27;15(1):58. doi: 10.1186/1532-429X-15-58

3. Juhani Knuuti, William Wijns, Antti Saraste. 2019 ESC Guidelines for the diagnosis and management of chronic coronary syndromes. Eur Heart J. 2020 Jan 14;41(3):407-477. doi: 10.1093/eurheartj/ehz425

4. Tadao Aikawa, Masanao Naya, Masahiko Obara. Effects of coronary revascularization on global coronary flow reserve in stable coronary artery disease. Cardiovascular Research, Volume 115, Issue 1, 01 January 2019, Pages 119-129, doi.org/10.1093/cvr/cvy169

5. Takashi Kato, Vikas Veeranna, Nishant R Shah. Prognostic Value of Coronary Flow Reserve in Patients with Prior Coronary Artery Bypass Surgery. Circulation. 2014;130:A17329

6. Gregg W Stone, Akiko Maehara, Alexandra J Lansky et al. A prospective natural-history study of coronary atherosclerosis. N Engl J Med. 2011 Jan 20;364(3):226-35. doi: 10.1056/NEJMoa1002358

7. Becit N, Erkut B, Ceviz M, Unlu Y, Colak A, Kocak H. The impact of intraoperative transit time flow measurement on the results of on-pump coronary surgery. Eur J Cardiothorac Surg. 2007 Aug;32(2):313-8.

8. Sanaz Amin, Raphael S Werner, Per Lav Madsen. Intraoperative Bypass Graft Flow Measurement With Transit Time Flowmetry: A Clinical Assessment. Ann Thorac Surg. 2018 Aug;106(2):532-538. doi: 10.1016/j.athoracsur.2018.02.067

9. Yoshiyuki Takami,Yasushi Takagi. Roles of Transit-Time Flow Measurement for Coronary Artery Bypass Surgery. Thorac Cardiovasc Surg. 2018 Sep;66(6):426-433.doi: 10.1055/s-0037-1618575

10. Konstantin V Zavadovsky Andrew V Mochula,Alla A Boshchenko et al. Absolute myocardial blood flows derived by dynamic CZT scan vs invasive fractional flow reserve: Correlation and accuracy. J Nucl Cardiol. 2021 Feb;28(1):249-259. doi: 10.1007/s12350-019-01678-z

11. Kieser TM, Rose S, Kowalewski R, Belenkie I. Transit-time flow predicts outcomes in coronary artery bypass graft patients: a series of 1000 consecutive arterial grafts. Eur J Cardiothorac Surg. 2010 Aug;38(2):155-62. doi: 10.1016/j.ejcts.2010.01.026

13. Вечерский Ю.Ю., Затолокин В.В., Манвелян Д.В. Способ интраоперационной диагностики состояния дистальных анастомозов шунтов при коронарном шунтировании неокклюзированных коронарных артерий. Патент № RU 2689651.

Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии. Проводят интраоперационную флоуметрическую оценку каждого шунта после стабилизации собственной гемодинамики в покое и в условиях фармакологической стресс-нагрузки с аденозинтрифосфатом. После чего определяют резерв кровотока по каждому коронарному шунту по отношению средней объемной скорости кровотока при нагрузке к средней объемной скорости кровотока в покое, и при значении этого отношения менее 1,7 единиц прогнозируют высокий риск ранней дисфункции коронарных шунтов. Способ позволяет определить пороговое значение показателя резерва кровотока во время хирургической реваскуляризации миокарда и на интраоперационном этапе прогнозировать дисфункцию коронарных шунтов, что способствует выбору адекватной тактики лечения пациентов такой группы. 5 ил., 2 табл., 1 пр.

Способ интраоперационного прогнозирования ранней дисфункции коронарных шунтов по флоуметрической оценке резерва кровотока, характеризующийся тем, что проводят интраоперационную флоуметрическую оценку каждого шунта после стабилизации собственной гемодинамики в покое и в условиях фармакологической стресс-нагрузки с аденозинтрифосфатом и определяют резерв кровотока по каждому коронарному шунту по отношению средней объёмной скорости кровотока при нагрузке к средней объёмной скорости кровотока в покое, и при значении этого отношения менее 1,7 единиц прогнозируют высокий риск ранней дисфункции коронарных шунтов.