Способ ранней диагностики осложненного системного воспалительного ответа у пациентов, оперированных в условиях искусственного кровообращения
Владельцы патента RU 2463606:
Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (УРАМН НИИ КПССЗ СО РАМН) (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к интенсивной терапии, реаниматологии и иммунологии, и касается способа ранней диагностики осложненного воспалительного ответа у пациентов после операции коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения. Сущность способа заключается в том, что определяют клинико-лабораторные критерии, такие как температура тела пациента более 38°С или менее 36°С, частота сердечных сокращений более 90 уд/мин, частота дыхания более 20 в мин или гипервентиляция РаСO2≤32 мм рт.ст., уровень лейкоцитов крови более 12×109/мл или менее 4×109/мл, наличие молодых гранулоцитов более 10%. Дополнительно в сыворотке крови пациента определяют концентрацию растворимой формы триггерного рецептора, экспрессируемого на миелоидных клетках (sTREM-1) в дооперационном периоде (sТи) и в любой момент после операции (sТпо) с использованием искусственного кровообращения, а развитие осложненного системного воспалительного ответа диагностируют при коэффициенте прироста sTREM-1≥1,5, вычисленного по формуле K=sТпо/sТи. Использование способа позволяет повысить точность доклинической диагностики и прогнозирования развития осложненного системного воспалительного ответа в послеоперационном периоде у пациентов после кардиохирургических вмешательств с применением искусственного кровообращения. 1 табл., 2 пр.
Изобретение относится к медицине, а именно к интенсивной терапии, реаниматологии и иммунологии.
Процедура проведения операций в условиях искусственного кровообращения включает в себя множество факторов, которые являются нефизиологичными и провоцируют запуск целого ряда патологических процессов, результатом которых может стать развитие осложненного системного воспаления, приводящее к развитию полиорганной недостаточности. К негативным факторам оперативных вмешательств с применением искусственного кровообращения (ИК) можно отнести длительную ишемию и реперфузию жизненно важных органов (в первую очередь миокарда), контакт клеток крови с инородными поверхностями, механическое повреждение тканей, обусловленное оперативным вмешательством, применение большого количества токсичных препаратов для проведения длительного анестезиологического пособия, гипотермия, выброс эндотоксинов (Козлов В.К, 2002).
В результате в послеоперационном периоде развивается синдром системного воспалительного ответа (СВО), который в случае осложненного течения может приводить к развитию полиорганной недостаточности и летальному исходу.
Известен способ диагностики и прогноза системного воспаления с верификацией фаз и стадий (патент РФ №2335771, МПК G01N 33/53, опубл. 10.10.2008, бюл. №28), при котором определяют критерии, характеризующие ключевые звенья патогенеза СВО. При этом учитывают взаимосвязи следующих параметров: признаки системной альтерации, количественные и полуколичественные характеристики системной воспалительной реакции, «классические» критерии СВО, маркеры патологической активации эндотелиоцитов, маркеры микротромбообразования, показатели нейроэндокринного дистресса, признаки органной дисфункции/недостаточности (ПОН).
Недостатками известного способа являются его трудоемкость, необходимость учета множества параметров, определение и трактование различных звеньев патогенеза СВО. При этом вводится сложная классификация фаз системного воспалительного ответа, не имеющая явной связи с клиническими проявлениями заболевания. Рассмотрение всех фаз и звеньев патогенеза СВО и отнесение к позициям предложенной классификации острой и хронической фаз системного воспаления делает предложенный метод малоперспективным в плане применения его в клинической практике, когда непосредственно у постели больного требуется осуществление диагностики и прогнозирования течения заболевания и определения конкретной тактики лечения пациента.
Известен способ определения системного воспаления (патент РФ №2122212 МПК G01N 33/86, опуб. 20.11.1998), заключающийся в том, что в образце несвертываемой цельной крови измеряют количество фибриноген/фибрина, определяют значения гематокрита или гемоглобина и определяют степень системного воспаления по уравнению: I=a(f)+b(h)+с, где f - измеренный уровень фибриноген/фибрин в образце, h - определенные значения гематокрита или гемоглобина в образце, a, b и с - эмпирически полученные константы.
Недостатком способа является то, что в качестве маркера воспаления учитывают только один критерий - фибриноген/фибрин, который не является достаточно мобильным. Повышение уровня данного белка сохраняется достаточно длительное время после альтерации, даже в случае купирования воспалительного процесса. Кроме того, изменение уровня гематокрита и гемоглобина не может отражать выраженности СВО, особенно у пациентов после тяжелых полостных операций, таких как коронарное шунтирование, с применением искусственного кровообращения, которые сопряжены с кровопотерей и закономерным снижением указанных маркеров. Известный способ не позволяет оценить состояние пациента в динамике и не учитывает исходный статус.
Наиболее близким к заявляемому является способ диагностики СВО на основании критериев Согласительной комиссии Американского колледжа пульмонологов и Общества Критической медицины (R.С.Bone, W.J.Sibbald and С.L.Sprung. The ACCP-SCCM consensus conference on sepsis and organ failure. 1992; 101; 1481-1483), при котором основанием для диагностики СВО является наличие двух или более представленных клинико-диагностических критериев:
- температура тела более 38°С или менее 36°С;
- частота сердечных сокращений более 90 уд/мин;
- частота дыхания более 20 в минуту;
- уровень лейкоцитов крови более 12×109/л или менее 4×109/л;
- содержание молодых форм гранулоцитов более 10%.
Недостатком известного способа является то, что у кардиохирургических пациентов тахикардия и тахипноэ в большинстве клинических ситуаций не являются диагностически значимыми в виду проводимой противоаритмической терапии и продленной искусственной вентиляции легких. На температуру тела в значительной степени влияет применение анальгетиков, обладающих жаропонижающим эффектом. Кроме того, практически отсутствуют объективные специфичные критерии лабораторной диагностики СВО, особенно у пациентов в послеоперационном периоде полостного вмешательства с применением искусственного кровообращения. В таких ситуациях лейкоцитоз со сдвигом формулы влево является естественной реакцией, а не проявлением осложненного СВО.
Техническим результатом изобретения является повышение точности доклинической диагностики и прогнозирования развития осложненного системного воспалительного ответа в послеоперационном периоде у пациентов после кардиохирургических вмешательств с применением искусственного кровообращения за счет динамического определения в сыворотке крови уровня растворимой формы триггерного рецептора, экспрессируемого на миелоидных клетках (trigger receptor expressed on myeloid cells - TREM-1).
TREM-1 идентифицированный рецептор, расположенный на нейтрофилах и моноцитах, является важным активирующим регулятором в системе врожденного иммунитета и индукции адаптивного иммунного ответа. Отличительной особенностью TREM-1 является его способность амплифицировать воспалительный ответ гранулоцитов и моноцитов. Растворимая форма sTREM-1 высвобождается с поверхности клеток путем шеддинга (слущивания) мембранной формы матриксными металлопротеиназами и может быть количественно определена в биологических жидкостях.
Известно, что экспрессия мембранной и растворимой формы TREM-1 повышается во время воспаления, вызванного бактериями, вирусами и грибами, и значительно возрастает при сепсисе и септическом шоке. Поэтому sTREM-1 длительное время считался маркером дифференциации сепсиса от воспалительных состояний неинфекционной природы.
Предложен способ ранней диагностики осложненного воспалительного ответа у пациентов после кардиохирургических вмешательств в условиях искусственного кровообращения, заключающийся в определении клинико-лабораторных критериев, таких как температура тела пациента более 38°С или менее 36°С, частота сердечных сокращений более 90 уд/мин, частота дыхания более 20 в мин или гипервентиляция PaCO2≤32 мм рт.ст., уровень лейкоцитов крови более 12×109/мл или менее 4×109/мл, наличие молодых гранулоцитов более 10%.
Отличием является то, что дополнительно в сыворотке крови пациента определяют концентрацию растворимой формы триггерного рецептора, экспрессируемого на миелоидных клетках (sTREM-1) в дооперационном периоде и в любой момент после операции с использованием искусственного кровообращения, а развитие осложненного системного воспалительного ответа диагностируют при коэффициенте прироста sTREM-1≥1,5.
Способ ранней диагностики осложненного системного воспалительного ответа осуществляется следующим образом.
Первое измерение уровня sTREM-1 выполняют в предоперационном периоде вне фазы обострения основного и сопутствующих заболеваний, компенсированного в отношении функции всех жизненно важных органов. Для этого забранную в пробирку кровь после образования сгустка центрифугируют 15 минут при 1500 об./мин, затем отбирают сыворотку и методом твердофазного иммуноферментного анализа проводят исследование концентрации растворимой формы TREM-1. Второе исследование проводят в послеоперационном периоде при отсутствии клинической картины или при подозрении на развитие осложненного СВО. Полученные значения показателя указывают на активированность иммунной системы в направлении системного воспалительного ответа.
Для оценки выраженности увеличения уровня аналита и с целью учета индивидуальных особенностей пациента рассчитывают коэффициент прироста концентрации sTREM-1 по формуле:
К=sТпо/sТи,
где K - коэффициент прироста концентрации sTREM-1;
sTпо - концентрация sTREM-1, определяемая в крови пациента в послеоперационном периоде;
sTи - концентрация sTREM-1, определяемая до оперативного вмешательства.
Так, при значениях коэффициента прироста sTREM-1 менее 1,5 (K<1,5) диагностируют неосложненное течение СВО, в случае повышения коэффициента прироста sTREM-1 более 1,5 (K≥1,5) диагностируют развитие осложненного системного воспалительного ответа. На основании динамики уровня sTREM-1 проводят коррекцию лечения пациентов, направленную на подавление системной воспалительной реакции организма.
Пограничные значения коэффициента прироста sTREM-1, равные 1,5, определены на основании проведенных исследований пациентов с осложненным и неосложненным течением послеоперационного периода.
Результаты исследования уровня sTREM-1 и значения коэффициента прироста отражены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Уровень sTREM-1 в сыворотке крови пациентов на разных этапах периоперационного периода коронарного шунтирования | |||||
| Группы пациентов | Кол-во наблюдений | sTи Median (Q25-75) пг/мл | sTпо Median (Q25-75) пг/мл | Коэффициент прироста через 18 часов после операции Median (Q25-75) | Коэффициент прироста через 7 суток после операции Median (Q25-75) |
| Неосложненное течение СВО | 58 | 58,06 (46,53-109,20) | 74,98* (58,99-107,90) | 1,19 (0,98-1,36) | 1,28 (1,02-1,45) |
| Осложненное течение СВО | 5 | 67,46 (54,71-77,90) | 131,10* (130,50-135,10) | 2,47** (1,68-2,80) | 1,76** (1,72-2,19) |
| * - достоверность различий в сравнении с пооперационными значениями р<0,05 | |||||
| ** - достоверность различий в группах с неосложненным и осложненным течением р<0,05 |
Неосложненный период всегда сопровождался повышением коэффициента в пределах указанных значений. В случае развития осложненного СВО значения превышали указанный порог.
Динамика повышения sTREM-1 по отношению к исходному значению объективно свидетельствует о доклинической фазе осложненного системного воспалительного ответа.
Пример 1. Пациент И., 58 лет, история болезни №5644. Диагноз: «Мультифокальный атеросклероз. Ишемическая болезнь сердца. Стенокардия II ФК. Стеноз общей сонной артерии справа 30%. Гипертоническая болезнь III, риск 4». Концентрация sTREM-1 до операции составляла - 97,11 пг/мл. 31.08.2010 г. в условиях искусственного кровообращения выполнена полная реваскуляризация миокарда в объеме 1 маммарокоронарного и 2 аортокоронарных анастомозов. Длительность искусственного кровообращения - 85 минут, пережатия аорты - 64 минуты, продолжительность операции - 300 минут. Переведен в реанимацию со стабильными показателями гемодинамики без симпатомиметической поддержки. Экстубация через 2,5 часа после перевода из операционной при адекватном газовом составе артериальной и венозной крови. В раннем послеоперационном периоде состояние пациента стабильное, соответствовало объему и тяжести перенесенной операции. На следующий день температура в диапазоне 36,1-36,7; ЧСС не более 82 в мин; частота дыхания не более 18 при РаСО2 артериальной крови на самостоятельном дыхании не менее 34 мм рт.ст. В периферической крови: количество лейкоцитов - 9,2×109, молодых форм гранулоцитов - 5%. Стандартные критерии диагностики указывают на отсутствие осложненного системного воспалительного ответа. Уровень sTREM-1 - 75,96 пг/мл. Индекс прироста sTREM-1 - 0,78. Отсутствие осложненного СВО подтверждено. Прогнозировано неосложненное течение послеоперационного периода в отношении развития осложненного СВО. 01.09.2010 г. в стабильном состоянии пациент переведен в кардиохирургическое отделение. Выписан из стационара 10.09.2010 в удовлетворительном состоянии.
Пример 2. Пациент Л., 68 лет, история болезни №4493. Диагноз «Мультифокальный атеросклероз. Ишемическая болезнь сердца. Постинфарктный кардиосклероз (2007 г.). Стенокардия III ФК. Стеноз внутренней сонной артерии слева 40%. Гипертоническая болезнь III, риск 4». Концентрация sTREM-1 до операции составила - 54,71 пг/мл. 01.07.2010 г. в условиях искусственного кровообращения выполнена полная реваскуляризация миокарда в объеме 1 маммарокоронарного и 2 аортокоронарных анастомозов. Длительность искусственного кровообращения - 93 минуты, пережатия аорты - 69 минут, продолжительность операции - 285 минут. Переведен в отделение реанимации со стабильными показателями гемодинамики, без симпатомиметической поддержки. Экстубация через 3 часа после перевода из операционной при адекватном газовом составе артериальной и венозной крови. Через 8 часов после операции отмечается прогрессирование вазоплегии, потребовавшей инфузии адреналина с целью поддержания адекватных значений среднего артериального давления. Отмечалось ухудшение газового состава артериальной и венозной крови, в связи с чем реинтубирован с переводом на ИВЛ. Снижение темпа диуреза, потребовавшее стимуляции фуросемидом на фоне коррекции относительной гиповолемии. Предположено развитие осложненного СВО. Однако количество лейкоцитов - 10,4×109, молодых форм гранулоцитов 8%; температура в послеоперационном периоде в диапазоне 36,0-37,2; ЧСС не более 86 в мин; частота дыхания и PaCO2 артериальной крови в качестве диагностических критериев СВО были недостоверны, т.к. пациент находился на ИВЛ. Уровень sTREM-1 - 135,10 пг/мл. Индекс прироста sTREM-1 - 2,47. Диагноз осложненного системного воспалительного ответа подтвердился. Состояние больного в течение 2 суток послеоперационного периода ухудшалось за счет развития и прогрессирования полиорганной недостаточности. На седьмые сутки послеоперационного периода индекс прироста sTREM-1 составил 4,56. С целью экстракорпорального очищения крови в течение двух суток проводилась продленная вено-венозная гемофильтрация, на фоне которой достигнута положительная динамика в виде регресса клинико-лабораторных проявлений полиорганной недостаточноти. 12.07.2010 г. пациент в стабильном состоянии переведен в кардиохирургическое отделение.
Приведенные клинические примеры демонстрируют диагностическую и прогностическую значимость способа диагностики осложненного синдрома системного воспалительного ответа после операций коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения. Так, оба пациента были сопоставимы по объему выполненного вмешательства, продолжительности искусственного кровообращения, пережатия аорты и длительности операции. При этом, несмотря на то что состояние пациента Л. в раннем послеоперационном периоде прогрессивно ухудшалось за счет развития СВО и прогрессирования полиорганной недостаточности, анализ общепринятых диагностических критериев СВО не позволил вовремя выявить развитие последнего. При этом индекс прироста sTREM-1 в первые сутки после операции составлял - 2,47, а на седьмые - 4,56, что свидетельствовало не только о формировании СВО, но и об осложненном характере его течения - развитии полиорганной недостаточности.
Апробация способа проведена на базе отделения анестезиологии-реанимации УРАМН Научно-исследовательского института комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний Сибирского отделения Российской Академии Медицинских Наук (НИИ КПССЗ СО РАМН).
Способ диагностики развития осложненного системного воспалительного ответа у пациентов, оперированных в условиях искусственного кровообращения, заключающийся в определении клинико-лабораторных показателей, таких как температура тела пациента более 38°С или менее 36°С, частота сердечных сокращений более 90 уд/мин, частота дыхания более 20 в мин или гипервентиляция РаСO2≤32 мм рт.ст., уровень лейкоцитов крови более 12×109/мл или менее 4×109/мл, наличие молодых гранулоцитов более 10%, отличающийся тем, что дополнительно в сыворотке крови определяют коэффициент прироста концентрации растворимой формы триггерного рецептора, экспрессируемого на миелоидных клетках (sTREM-1), по формуле
K=sТпо/sТи,
где K - коэффициент прироста концентрации sTREM-1;
sТпо - концентрация sTREM-1, определяемая в сыворотке крови пациента в послеоперационном периоде;
sТи - концентрация sTREM-1, определяемая до оперативного вмешательства, при этом развитие осложненного системного воспалительного ответа диагностируют при K≥1,5.
