Способ определения вероятности летального исхода на госпитальном этапе после операции коронарного шунтирования

Изобретение относится к области медицины, а именно к сердечно-сосудистой хирургии. После операции коронарного шунтирования (КШ) включают определение индекса массы тела (ИМТ, кг/м²), скорости клубочковой фильтрации (СКФ, мл/мин/1,73 м²), общей фракции выброса левого желудочка (ОФВ ЛЖ, %), наличия критических атеросклеротических поражений магистральных артерий нижних конечностей (МАНК) - качественный показатель да/нет, ранее перенесенного КШ - качественный показатель да/нет, на основании которых по формуле определяют вероятность наличия летального исхода (Р). При величине Р, равной или более 1,5%, делают вывод о высоком риске летального исхода. Способ обеспечивает повышение точности дооперационного прогнозирования смертельного исхода после операции КШ с учетом современной региональной адаптированности. 2 пр., 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к сердечнососудистой хирургии, и представляет собой способ прогнозирования риска летального исхода на госпитальном этапе после операции коронарного шунтирования.

Ишемическая болезнь сердца (ИБС) является причиной смерти более половины всех пациентов, умерших от болезней системы кровообращения. К одним из наиболее эффективных методов лечения ИБС у больных с многососудистым поражением коронарных артерий относят коронарное шунтирование (КШ), широкое применение которого приводит к существенному увеличению продолжительности и качества жизни больных. Смертность после КШ, наряду с другими неблагоприятными сердечнососудистыми событиями, является индикатором качества оказания кардиохирургической помощи.

В клинической практике врачи регулярно сталкиваются с трудностями в принятии решений в отношении выбора оптимального метода реваскуляризации миокарда у больных ИБС, несмотря на доступные шкалы риска (например, EuroSCORE I, II, STS Score и др.) (Рекомендации ESC/EACTS по реваскуляризации миокарда 2018 г. Российский кардиологический журнал. 2019; 24 (8)). Причина возникающих трудностей вызвана низкой точностью предсказания сердечно-сосудистых событий с помощью доступных шкал риска, что обусловлено отсутствием региональной адаптации существующих шкал, неполным учетом исходных клинических данных и факторов риска, погрешностями и ограничениями математических методов расчета рисков, «устареванием» клинических баз данных, использованных для создания шкал, вследствие чего, они могут не отражать современную реальность. Так, в работе Шихвердиева Н.Н. и соавт. (2019) значение шкалы EuroSCORE II показало недостаточную прогностическую значимость для оценки риска развития 30-дневной летальности и ассоциированных с ней осложнений (AUC=0,532; р=0,676) (Шихвердиев Н.Н., Ушаков Д.И., Пелешок А.С., Кривопалов В.А., Сизенко В.В. Новые подходы в стратификации риска кардиохирургических больных пожилого возраста. Клиническая и экспериментальная хирургия. 2019; 7(1): 23-27. doi: 10.24411/2308-1198-2019-11003).

О недостаточной эффективности доступных шкал риска заявляют также другие исследователи (Чичерина Е.Н., Пинегина Ю.В. Факторы, влияющие на исход операции аортокоронарного шунтирования. Систематический обзор данных российской литературы. Вятский медицинский вестник. 2017; 2(54):12-18 и др.). Таким образом, создание современного эффективного способа прогнозирования риска летального исхода после КШ, специфичного для условий РФ, в настоящее время является весьма актуальной задачей.

Известен способ для прогнозирования риска смертности в течение 30 дней после изолированного аортокоронарного шунтирования (Reid С., Billah В., Dinh D, Smith J, Skillington P., Yii M., Seevanayagam S., Mohajeri M, Shardey G. An Australian risk prediction model for 30-day mortality after isolated coronary artery bypass: the AusSCORE. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2009; 138(4):904-10. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2009.03.020). На основании анализа результатов КШ у 11 823 больных ИБС, из которых 7709 (65,9%) перенесли изолированное КШ, был разработан способ предоперационного прогнозирования риска 30-дневной смертности с учетом таких предикторов как возраст, функциональный класс стенокардии, общая фракция выброса левого желудочка, срочность операции, предыдущая открытая операция на сердце, гиперхолестеринемия, заболевания периферических сосудов и кардиогенный шок. Заявленная эффективность способа AusSCORE: ROC AUC¹ - 0,834, p=0,241 (Receiver Operating Characteristic Area Under Curve (ROC AUC). Интерпретация результатов качества модели ROC AUC: 0,9-1,0 - отличное; 0,8-0,9 - очень хорошее, 0,7-0,8 - хорошее, 0,6-0,7 - среднее, 0,5-0,6 - неудовлетворительное).

Основным недостатком указанного способа является региональная неадаптированность с учетом различий моделей здравоохранения и используемых на практике медицинских проколов. Кроме этого, важно учитывать «устаревание» используемых клинических баз данных (2009 г.), а, следовательно, способ не может учитывать эволюционно-технические изменения последних лет в отношении подходов к критериям отбора больных на операцию, техническому обеспечению проводимых операций, подходов к медикаментозному сопровождению больных ИБС, как до, так и после проводимого вмешательства и многое другое.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности возможности дооперационного прогнозирования смертельного исхода после операции КШ с учетом современной региональной адаптированности к используемым на практике моделям здравоохранения и медицинских протоколов).

Расчет вероятности смертельного исхода пациента производится на основании клиническо-диагностических характеристик, определяемых путем многофакторной логистической регрессии. К предикторам, имеющим статистически значимое влияние на развитие смертельного исхода после операции КШ, относятся:

1) индекс массы тела (ИМТ, кг/м²) - количественный показатель, рассчитываемый по формуле: ИМТ=вес (кг)/рост (м²);

2) скорость клубочковой фильтрации (СКФ, мл/мин/1,73 м²) - количественный показатель, определяемый по формуле MDRD (Modification of Diet in Renal Disease Study - рекомендуемая формула для оценки СКФ (Levey A.S., Greene Т., Kusek J., Beck G. A simplified equation to predict glomerular filtration rate from serum creatinine (abstract). J. Am. Soc. Nephrol. 2000; 11: 155A): СКФ=186 × (креатинин сыворотки крови, мг/дл) - 1,154 × (возраст, годы) - 0,203 (для женщин результат умножают на 0,742, для лиц негроидной расы - на 1,210);

3) общая фракция выброса левого желудочка (ОФВ ЛЖ, %) - количественный показатель, определяемый по формуле: ОФВ ЛЖ=КДО - КСО / КДО × 100%, где КДО - конечный диастолический объем ЛЖ (мл), КСО - конечный систолический объем ЛЖ (мл), методом трансторакальной эхокардиографии;

4) наличие критических атеросклеротических поражений магистральных артерий нижних конечностей (МАНК) - качественный показатель (да/нет), определяемый на основании выявления атеросклероза МАНК (стенозы ≥70%) методом триплексной ультразвуковой допплерографии сосудов (УЗДГ).

5) ранее перенесенное КШ - качественный показатель (да/нет), определяемый по данным анамнеза (на основании ранее перенесенной операции КШ).

Технический результат достигается расчетом величины вероятности летального исхода после операции КШ по формуле:

P=1/(1+e^-z) × 100%,

где Р - вероятность наличия летального исхода; е - число Эйлера - математическая константа, равная 2,71828; z=4,517 - 0,102Х_ИМТ - 0,022Х_СКФ - 0,092Х_{ФВ ЛЖ} + 1,494Х_{критическое поражение МАНК} + 2,226Х_{КШ в анамнезе}, где Х_ИМТ - индекс массы тела (кг/м²), Х_СКФ - скорость клубочковой фильтрации (мл/мин/1,73 м²), Х_{ОФВ ЛЖ} - общая фракция выброса левого желудочка (%), Х_{критическое поражение МАНК} (0 - отсутствие критического поражения МАНК (<70%), 1 - наличие критического поражения МАНК (≥70%)), Х_{КШ в анамнезе} (0 - нет КШ в анамнезе, 1 - есть КШ в анамнезе).

Полученная регрессионная модель является статистически значимой (р<0,001). Исходя из значения коэффициента детерминации Найджелкерка, модель объясняет 23,1% наблюдаемой дисперсии летального исхода во время госпитализации.

Метрики качества: площадь под ROC-кривой составила ROC AUC 0,838±0,046 (95% ДИ 0,747-0,929; р<0,001).

Предлагаемый способ реализован на основании клинических данных 2239 пациентов со стабильной ИБС, перенесших КШ за период с 2018 по 2021 г.

Формирование базы данных для реализации способа происходило на основании критериев выборки данных. Критерии включения: стабильное течение ИБС до операции; критическое атеросклеротическое поражение коронарных артерий, подтвержденное результатами коронарографии и требующее проведения операции КШ. Критерии исключения: перенесенные одномоментно с реваскуляризацией миокарда резекция аневризмы ЛЖ и/или операция по реконструкции клапанов сердца (пластика, протезирование и пр.), и/или одномоментная реваскуляризация других сосудистых бассейнов (брахицефальных артерий, артерий нижних конечностей и пр.).

К анализируемым целевым признакам были отнесены дооперационные данные: данные анамнеза; факторы риска (пол, возраст, вес, курение, артериальная гипертензия, сахарный диабет, ожирение, тяжесть течения стенокардии, наличие инфаркта миокарда в анамнезе, перенесенная реваскуляризация миокарда в анамнезе (КШ или ЧКВ), мультифокальный атеросклероз, хроническая болезнь почек); результаты обследования (ритм по ЭКГ, общая ФВ ЛЖ по данным эхокардиографии, наличие критических атеросклеротических поражений брахиоцефальных артерий и артерии нижних конечностей, поражение ствола левой коронарной артерии, поражение передней межжелудочковой артерии (ПМЖВ), число пораженных магистральных коронарных артерий по данным коронарографии); лабораторные данные (общий холестерин, липопротеиды низкой плотности, креатинин); уровень операционного риска смерти по шкале EuroSCORE II (%); объемы и условия хирургических вмешательств (проведение искусственного кровообращения (ИК), шунтирование ПМЖВ, использование левой внутренней грудной артерии, количество сформированных шунтов, время ИК) и послеоперационные исходы (госпитальная летальность после КШ).

Количественные показатели оценивали на предмет соответствия нормальному распределению с помощью критерия Шапиро-Уилка (при числе исследуемых менее 50) или критерия Колмогорова-Смирнова (при числе исследуемых более 50). В случае отсутствия нормального распределения количественные данные описывали с помощью медианы (Me) и нижнего и верхнего квартилей (Q1-Q3). Категориальные данные описывали с указанием абсолютных значений и процентных долей. Сравнение двух групп по количественному показателю, распределение которого отличалось от нормального, выполняли с помощью U-критерия Манна-Уитни. Сравнение процентных долей при анализе четырехпольных таблиц сопряженности выполняли с помощью критерия хи-квадрат (χ²) Пирсона (при значениях ожидаемого явления более 10), сравнение процентных долей при анализе многопольных таблиц сопряженности - с помощью критерия χ² Пирсона. Построение прогностической модели вероятности определенного исхода выполняли при помощи метода логистической регрессии. Мерой определенности, указывающей на ту часть дисперсии, которая может быть объяснена с помощью логистической регрессии, служил коэффициент R² Найджелкерка. Для оценки диагностической значимости количественных признаков при прогнозировании определенного исхода применяли метод анализа ROC-кривых. Разделяющее значение количественного признака в точке cut-off определяли по наивысшему значению индекса Юдена.

В рассмотренной когорте пациентов (n=2239) госпитальная летальность составила 1,3% (n=30). Методом бинарной логистической регрессии разработана прогностическая модель для определения вероятности летального исхода во время госпитализации в зависимости от показателей, демонстрирующих статистическую значимость при проведении многофакторной регрессии. Такие предикторы, как ИМТ, СКФ, ОФВ ЛЖ, имели обратную связь с вероятностью летального исхода. Такие предикторы, как наличие критического поражения МАНК по данным УЗДГ и КШ в анамнезе сопровождались увеличением вероятности летального исхода (табл. 1).

На фигуре 1 представлена оценка отношения шансов с 95% ДИ для изучаемых предикторов летального исхода во время госпитализации.

При оценке зависимости вероятности наличия летального исхода от значения логистической функции Р с помощью ROC-анализа была получена следующая кривая.

На фигуре 2 представлена ROC-кривая, характеризующая зависимость вероятности летального исхода во время госпитализации от значения логистической функции Р.

Площадь под ROC-кривой составила 0,838±0,046 с 95% ДИ 0,747-0,929. Полученная модель была статистически значимой (р<0,001).

На фигуре 3 представлен анализ чувствительности и специфичности модели в зависимости от пороговых значений логистической функции Р.

Таким образом, при оценке зависимости вероятности наличия летального исхода от значения логистической функции Р с помощью ROC-анализа была получена кривая, представленная на фигуре 3. Площадь под ROC-кривой составила 0,838±0,046 с 95% ДИ 0,747-0,929. Полученная модель была статистически значимой (р<0,001). Пороговое значение логистической функции Р в точке cut-off, которому соответствовало наивысшее значение индекса Юдена, составило 0,015. Наличие прогнозировалось при значении логистической функции Р≥1,5%. Чувствительность и специфичность модели составили 72,4% и 84,0% соответственно.

Примеры осуществления предлагаемого способа

Пример 1.

Пациент У., 73 лет, поступил для планового проведения КШ с диагнозом: мультифокальный атеросклероз. Ишемическая болезнь сердца. Стенокардия IV функционального класса (ФК) (CCS). Постинфарктный кардиосклероз (2015 г.). ХСН 2А ст., 2 ст. по NYHA. Митральная недостаточность 1-2 ст. Артериальная гипертензия (1 ст., очень высокий риск ССО). Бикаротидный стеноз (ВСА слева - до 70%, ВСА справа - до 60%). Атеросклероз артерий нижних конечностей 2 ст. (ПБА справа сужена до 75%, ПБА слева - 60%, левая общая бедренная артерия - до 75%). Сахарный диабет 2-го типа (средней степени тяжести, компенсированный). Диабетическая полинейропатия. Хроническая болезнь почек 3б ст. Глаукома. Гастродуоденит. Язвенная болезнь 12 перстной кишки (ремиссия).

Результаты обследования:

Электрокардиография (ЭКГ) - ритм синусовый, правильный, частота сердечных сокращений (ЧСС) 55 уд./мин. Неполная блокада ПВНПБГ. Рубцовые изменения по передней стенке ЛЖ.

Эхокардиография (ЭхоКГ) - сократительная способность миокарда снижена. Полости сердца умеренно расширены. ОФВ ЛЖ - 38%. Митральная недостаточность 1-2 ст. Гипертрофия левых отделов сердца. Гипокинез передней передне-перегородочной стенки на среднем и верхушечном уровне.

УЗДГ - признаки системного атеросклероза: стеноз обеих внутренних сонных артерий (ВСА): ВСА слева - до 70%, ВСА справа - до 60%. Стеноз позвоночной артерии до 45%. Атеросклероз артерий нижних конечностей с признаками кальциноза: поверхностная бедренная артерия справа сужена до 80%, слева - 60%, левая общая бедренная артерия до 75%. Кальциноз и диффузный атеросклероз артерий обеих голеней.

Коронарография: тип кровотока правый. Множественное поражение коронарного русла. Ствол ЛКА - стеноз до 60%, ПМЖВ - до 95% в средней трети, ПКА - критически стенозирована в проксимальном отделе, огибающая ветвь (ОВ) - стеноз до 80% в проксимальном отделе. Признаки диффузных изменений дистального русла. Syntax SCORE - 28. Противопоказаний к оперативному лечению нет.

ИМТ - 24 кг/м².

Креатинин сыворотки крови - 139 мкмоль/л; СКФ - 42 мл/мин/1,73 м².

Риск летального исхода по EuroSCORE 2-7,6%.

Расчет риска смертельного исхода на основании предложенной формулы:

Р=1/(1+e^-z) × 100%,

где Р - вероятность исхода в %; е (число Эйлера) - математическая константа, равная 2,71828; z - 4,517 - 0,102Х_ИМТ (24 кг/м²) - 0,022Х_СКФ (42 мл/мин/1,73 м²) - 0,092Х_{ОФВ ЛЖ} (38%)+1,494Х_{крихич. атеросклероз артерий НК} (1 - наличие критического поражения МАНК)+2,226Х_{КШ в анамнезе} (0 - отсутствие в анамнезе КШ).

Таким образом, для данного пациента

z=4,517 - 0,102 × 24 - 0,022 × 42 - 0,092 × 38 + 1,494 × 1 + 2,226 × 0=-0,857

Р=1/(1+2,71828^-(-0,857)) × 100%=29,8%.

Риск летального исхода при использовании предлагаемого способа составляет 29,8%.

Ввиду тяжелой стенокардии и поражения ствола ЛКА принято решение о выполнении операции коронарной реваскуляризации.

В условиях ИК выполнено шунтирование ПМЖВ с помощью ЛВГА, аортокоронарное шунтирование ВТК и ОВ аутовеной. Длительность операции составила 5 ч 49 мин. Интероперационная кровопотеря в 1 сутки - 700 мл. По данным контрольной шунтографии - все шунты проходимы.

Послеоперационный период осложнился явлениями сердечнососудистой недостаточности, дыхательной недостаточности, клиникой отека головного мозга, полиорганной недостаточности, а также инфекционными осложнениями (правосторонняя нижнедолевая пневмония). Койко-день в ОРИТ: 12. Смерть больного - на 12-е сутки от полиорганной недостаточности.

Пример 2.

Пациентка Е., 61 год, поступила для планового проведения коронарного шунтирования с диагнозом ишемическая болезнь сердца. Стенокардия IV ФК (CCS). Постинфарктный кардиосклероз (2019 г.). Артериальная гипертензия (1 ст., очень высокий риск ССО). Сахарный диабет 2-го типа (средней степени тяжести, ремиссия). Ожирение 1 ст. Состояние после мастэктомии справа в 2012 г.

Результаты обследования:

ЭКГ - ритм синусовый, правильный с ЧСС 55 уд./мин. Нарушение внутрижелудочковой проводимости.

ЭхоКГ - сократительная способность миокарда сохранена. Полости сердца не расширены. ОФВ ЛЖ 62%. Симметричная гипертрофия ЛЖ. Умеренный аортальный стеноз 1 ст.с признаками кальциноза.

УЗДГ - во внутренних сонных артериях с обеих сторон отмечались стенозы до 40%.

На нижних конечностях - магистральный тип кровотока; значимых поражений артерии не выявлено.

Коронарография - правый тип кровотока. Множественное поражение коронарного русла. Ствол ЛКА - стеноз 55%, ПМЖВ - 80% и 90% в проксимальной и средней трети, ВТК ОВ - критически сужена от устья; ПКА - стеноз 70% в проксимальном трети. Syntax SCORE - 26. Противопоказаний к оперативному лечению нет.

Риск летального исхода по EuroSCORE 2-0,9%.

ИМТ - 32 кг/м².

Креатинин 67 мкмоль/л, СКФ - 85 мл/мин/1,73 м².

Расчет риска смертельного исхода на основании предложенной нами формулы:

Р=1/(1+e^-z) × 100%,

где Р - вероятность исхода в %; е (число Эйлера) - математическая константа, равная 2,71828; z=4,517 - 0,102Х_ИМТ (32 кг/м²) - 0,022Х_СКф (85 мл/ми/1,73м²) - 0,092Х_{ОФВ ЛЖ} (64%)+1,494Х_{критич. атеросклероз артерий НК} (1 - наличие критического поражения МАНК)+2,226Х_{КШ в анамнезе} (0 - отсутствие в анамнезе КШ).

Таким образом, в данном случае;

z=4,517 - 0,102 × 32-0,022 × 85 - 0,092 × 64 + 1,494 × 0 + 2,226 × 0=-4,881;

Р=1/(1+2,71828^-(-4,881)) × 100%=0,7%.

Риск летального исхода при использовании предлагаемого способа составляет 0,7%.

В условиях ИК выполнено шунтирование ПМЖВ с помощью ЛВГА, аортокоронарное шунтирование ОВ и ПКА аутовенами. Длительность операции - 4 ч 10 мин. Интероперационная кровопотеря в 1 сутки - 300 мл. По данным контрольной шунтографии - все шунты проходимы.

Послеоперационный период без осложнений. Койко-день в ОРИТ - 1. Койко-день в отделении - 8. Выписана в удовлетворительном состоянии.

Приведенные примеры подтверждают достижение технического результата, а именно повышение точности возможности дооперационного прогнозирования смертельного исхода после операции КШ с учетом современной региональной адаптированности к используемым на практике моделям здравоохранения и медицинским протоколам.

Способ определения вероятности летального исхода на госпитальном этапе после операции коронарного шунтирования (КШ), включающий определение индекса массы тела (ИМТ, кг/м²), скорости клубочковой фильтрации (СКФ, мл/мин/1,73 м²), общей фракции выброса левого желудочка (ОФВ ЛЖ, %), наличия критических атеросклеротических поражений магистральных артерий нижних конечностей - качественный показатель (да/нет), ранее перенесенного КШ - качественный показатель (да/нет), на основании которых по формуле

Р=1/(1+e^-z) × 100%,

где Р - вероятность наличия летального исхода; е - число Эйлера - математическая константа, равная 2,71828; z=4,517 - 0,102Х_ИМТ - 0,022Х_СКФ - 0,092Х_{ФВ ЛЖ} + 1,494Х_{крихическое поражение МАНК} + 2,226Х_{КШ в анамнезе}, где Х_ИМТ - индекс массы тела (кг/м²), Х_СКФ - скорость клубочковой фильтрации (мл/мин/1,73 м²), Х_{ФВ ЛЖ} - общая фракция выброса левого желудочка (%), Х_{критическое поражение МАНК}: 0 - отсутствие критического поражения МАНК <70%, 1 - наличие критического поражения МАНК ≥70%, Х_{КШ в анамнезе}: 0 - нет КШ в анамнезе, 1 - есть КШ в анамнезе, проводят расчет вероятности летального исхода, при этом при величине Р, равной или более 1,5%, делают вывод о высоком риске летального исхода.