CC BY
28ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ БОЛЬНЫХ ИБС С ПОМОЩЬЮ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
FORECASTING THE RESULTS OF SURGICAL TREATMENT OF PATIENTS WITH CORONARY HEART DISEASE BY USING THE MATHEMATICAL
MODEL
УДК 61
Ишмухаметов Глеб Ильдарович, ординатор кафедры сердечно-сосудистой хирургии ФГБУ «НМИЦ имени В. А. Алмазова»; orcid.org/0000-0001-9496-6508. 89625466934g@gmail.com
Заварзина Дарья Геннадьевна, ординатор кафедры сердечно-сосудистой хирургии ФГБУ «НМИЦ имени В.А. Алмазова»; orcid.org/0000-0002-0924-2810
Иванов Иван Юрьевич, ординатор кафедры сердечно-сосудистой хирургии ФГБУ «НМИЦ имени В.А. Алмазова»; orcid.org/0000-0003-2213-6673 Исмаил-заде Имран Курбанович, аспирант кафедры сердечно-сосудистой хирургии ФГБУ «НМИЦ имени В.А. Алмазова»; сердечно-сосудистый хирург, orcid.org/0000-0003-3915-5782
Гребенник Вадим Константинович, заведующий отделением ССХ 3 ФГБУ «НМИЦ имени В.А. Алмазова»; сердечно-сосудистый хирург, orcid.org/0000-0003-4353-4160
Ishmukhametov Gleb Ildarovich
Resident of the Department of Cardiovascular Surgery Federal State Budgetary Institution Scientific Research Center named after V.A. Almazov "; 197347, St. Petersburg, Akkuratova st, 2; orcid.org/0000-0001-9496-6508
Zavarzina Daria Gennadevna, Resident of the Department of Cardiovascular Surgery Federal State Budgetary Institution Scientific Research Center named after V.A. Almazov "; orcid.org/0000-0002-0924-2810
Ivanov Ivan Yurevich, Resident of the Department of Cardiovascular Surgery Federal State Budgetary Institution Scientific Research Center named after V.A. Almazov "; orcid.org/0000-0003-2213-6673
Ismail-zade Imran Kurbanovich, Postgraduate of the Department of Cardiovascular Surgery Federal State Budgetary Institution Scientific Research
Center named after V.A. Almazov "; Cardiovascular Surgeon, orcid.org/0000-0003-3915-5782
Grebennik Vadim Konstantinovich, Chief of Department of Cardiovascular Surgery Federal State Budgetary Institution Scientific Research Center named after V.A. Almazov "; Cardiovascular Surgeon, orcid.org/0000-0003-4353-4160
Аннотация
Течение раннего послеоперационного периода после коронарного шунтирования зависит от множества факторов, включая сопутствующие заболевания, анамнестические данные или особенностей оперативного вмешательства. Прогнозирование вероятности развития осложнений является важным при ведении пациентов в периоперационном периоде. На основе непосредственных результатов коронарного шунтирования нами была разработана математическая модель прогнозирования развития осложнений на госпитальном этапе.
Annotation
The course of the early postoperative period after coronary bypass surgery depends on many factors, including concomitant diseases, medical history, or the use of cardiopulmonary bypass. Predicting the probability of complications is important when cure patients in the perioperative period. Based on the direct results of coronary bypass surgery, we developed a mathematical model for predicting the development of complications at the hospital stage.
Ключевые слова: коронарное шунтирование, искусственное кровообращение, прогнозирование осложнений.
Keywords: coronary bypass surgery, cardiopulmonary bypass, prediction of complications.
В ряде исследований было доказано, что коронарное шунтирование (АКШ) является эффективным методом лечения атеросклеротического поражения коронарных артерий (КА), позволяет снизить частоту повторных коронарных вмешательств, обеспечивает хорошие показатели отдаленной выживаемости и свободу от стенокардии [3-6]. Развитие хирургической техники, методов анестезиологического пособия и защиты органов в условиях искусственного кровообращения (ИК) позволили значительно улучшить результаты таких операций и снизить летальность до 1—2,5% [1-2]. Однако, несмотря на очевидные успехи, нерешенной остается проблема послеоперационных осложнений, большая часть которых связана с агрессивным воздействием ИК.
Существует множество факторов, которые приводят к развитию осложнений со стороны сердечно-сосудистой, дыхательной и мочевыделительной систем в раннем послеоперационном периоде после операции АКШ. Однако, некоторые причины развития подобных состояний могут в недостаточной мере учитываться при выборе метода хирургического лечения. Выявление этих факторов является актуальной задачей, поскольку планирование течения раннего послеоперационного периода позволяет избежать дополнительных рисков развития перечисленных осложнений.
Материалы и методы. В исследование были включены и ретроспективно проанализированы 120 пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС), которым было выполнено АКШ за 2018г. Во всех случаях выполнено изолированное АКШ. В 60 случаях (50%) операция выполнялась в условиях искусственного кровообращения (группа А), в 60 случаях (50%) - на работающем сердце (off pump, группа В). Группы пациентов были сопоставимы по клинико-анамнестическим и морфо-функциональным показателям.
Статистическая обработка результатов осуществлялась с помощью программы IBM® SPSS®StatisticsVersion 10 (10.0.1011.00). Выполнена проверка всех количественных переменных на тип распределения с помощью критерия Колмогорова - Смирнова а также показателей асимметрии и эксцесса. Полученные данные с асимметричным распределением сравнивались с помощью межгруппового непараметрического критерия Манна - Уитни. Результаты представлены как уровень значимости (p). Критический уровень значимости принят за p<0,05.
Проанализированы 37 анамнестических и клинических показателей больных во время всего периода госпитализации. Были выделены следующие варианты качественных данных — номинальные (пол, наличие инфаркта миокарда (ИМ) или стентирования КА в анамнезе и др.) и порядковые (функциональный класс стенокардии степени ожирения и др.). Для анализа номинальных переменных было выполнено приведение их к бинарной шкале. Так, переменная «митральная недостаточность» имела три категории, из которых одна отвечала за отсутствие данного параметра, а остальные — за степень недостаточности. Аналогичные преобразования были проведены при расчете отношения шансов для других порядковых переменных.
Отбор прогностически ценных признаков, которые в дальнейшем рассматривались как факторы риска, производился путем расчета отношения шансов. Данный метод представляет собой анализ соотношения вероятностей развития осложнений в раннем послеоперационном периоде при
положительном и отрицательном значении изучаемого фактора. Для количественных переменных использована оценка Мантеля-Хензеля, которая представляет собой скорректированное отношение шансов и позволяет получить оценку значимости признака для соответствующего осложнения.
Построение математических моделей произведено с помощью линейной регрессии, которая имеет вид:
' (1),
где Ь - это базовая величина, Х1, х2---хп~ фэктэрыриска,ал, а2...ап -коэффициенты, которые определялись по обучающей выборке наблюдений с известными исходами.
В построении моделей использовался метод пошагового принудительного включения только тех показателей, которые были определены как факторы риска. Оценивалась точность полученных моделей по общему проценту правильно предсказанных событий. Обучающая выборка включала 80% всех наблюдений, а экзаменационная — 20% остальных наблюдений, причем разделение на выборки производилось случайным образом.
Результаты. На первом этапе исследования на основе расчета отношения шансов был проведен отбор факторов риска развития сердечнососудистой недостаточности (ССН), дыхательной недостаточности, а также нарушений ритма в раннем послеоперационном периоде (см. Табл №1). Среди важных прогностических предикторов, подтвержденных при анализе развития ССН, необходимо выделить использование ИК и женский пол. Следует отметить, что прием антиагрегантной терапии также был определен как значительный фактор риска прогрессирования ССН. В структуре предикторов развития дыхательной недостаточности также обращает на себя внимание женский пол, использование ИК, а также курение и неспецифические хронические заболевания органов дыхательной системы.
Таблица №1. Структура предикторов развития осложнений в раннем послеоперационном периоде у пациентов ИБС, перенесших АКШ
Предикторы Сердечно- Дыхательная Пароксизмальная
сосудистая недостаточность ФП
недостаточность
Женский пол + + +
Применение ИК + + +
Сахарный диабет + + +
Курение + + +
Функциональный класс + +
стенокардии
Инфаркт миокарда в анамнезе + +
Стентирование коронарных артерий в анамнезе + - +
Митральная недостаточность + +
Ожирение +
Заболевания органов системы дыхания - + -
Хроническая болезнь почек +
Прием антиагрегантной терапии до операции + - -
Примечание: + фактор влияет на развитие осложнения; - фактор не имеет влияния на развитие осложнения.
При отборе факторов риска возникновения пароксизма фибрилляции предсердий (ФП) следует отметить мужской пол, хроническую болезнь почек и наличие митральной недостаточности. В целом, структура факторов риска схожа. Не была подтверждена ценность функционального класса хронической сердечной недостаточности (ХСН), заболеваний пищеварительного тракта, типа коронарного кровообращения, приема статинов.
Результаты моделирования вероятности возникновения сердечно -сосудистой недостаточности в раннем послеоперационном периоде риска имеют вид:
2)
стентирование КА в анамнезе, Х5 — сахарный диабет I или II типа, Хб — ожирение, х? — курение, х — прием антиагрегантной терапии, — митральная недостаточность.
Результаты моделирования вероятности возникновения дыхательной недостаточности в раннем послеоперационном периоде риска имеют вид:
3)
Сахарный диабет I или II типа, — Заболевания органов системы дыхания, Хб — Курение.
Результаты моделирования вероятности возникновения нарушений ритма в раннем послеоперационном периоде риска имеют вид:
у = 0.445х1 + 0.482х2 + 0 011 хз- с 0.274х4- <• 0.287х5 + 0/178Х6- с 0.349х? + 1025х8- 0.304х9- 0,522
где: Х1 — применение ИК, Х2 — пол, Хз — ИМ в анамнезе, Х4
у = 0.096Х1 + 0.112Х2 + 0/122хз- I 0.055х4- <■ 0.326х5 + °-401 Х6- ¿0,475
где: Х1 — применение ИК, Х2 — пол, Хз — ФК стенокардии, Х4
y = -0.161 X1- ¿ 0.229x2- ¿ 0008x3+¿ 0.069x4- ¿ 0.255Х + 0139x6+¿ 0.24 x7- 0,065x8+¿ 0.232x9+¿ 1,16
4)
где: Xi — применение ИК, X2 — пол, Хз — ИМ в анамнезе, Х4 — стентирование КА в анамнезе, Xs — ФК стенокардии, Хб — сахарный диабет I или II типа, Х7 — хроническая болезнь почек, Х8 — ожирение, Х9 — курение, Х9 — митральная недостаточность.
При использовании данных прогностических моделей при отсутствии фактора риска принимать его значение за 0; при наличии - за 1; для ФК стенокардии использовать значение согласно классификации стабильной стенокардии по Canadian Cardiovascular Society (CCS).
Общий процент правильно предсказанных событий оказался наиболее высоким у модели возникновения нарушений ритма, и составил 81,3% на обучающей и 74,7% на независимой экзаменационной выборке. Для модели развития сердечно-сосудистой недостаточности - 78,7% и 73,1% соответственно, а для дыхательной недостаточности точность модели составила - 72,4% и 69,5 %, соответственно.
Выводы. Существует множество факторов, которые могут повышать риски возникновения того или иного осложнения в раннем послеоперационном периоде. Часть из них известны врачам, и поддаются коррекции при подготовке пациента к вмешательству. Однако, ряд факторов риска может в недостаточной мере учитываться при выборе оптимальной тактики лечения пациентов. Выявление этих факторов является актуальной задачей, поскольку облегчает коррекцию и совершенствование протокола ведения больных.
Вышеуказанные прогностические модели могут быть использованы для принятия решений относительно выбора условий для проведения АКШ: на работающем сердце или в условиях ИК, что позволит существенно снизить влияние субъективных факторов и учитывать большое количество показателей больного, которые врач должен принимать во внимание при выборе тактики оперативного вмешательства.
Список литературы
1. Бокерия Л.А., Гудкова Р.Г. Сердечно-сосудистая хирургия - 2010. М: НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН 2011.
2. H. Miyata, N. Motomura, A. Murakami et al. Effect of benchmarking projects on outcomes of coronary artery bypass graft surgery: Challenges and prospects regarding the quality improvement initiative. J Thorac Cardiovasc Surg 2012;
143: 6: 1364-1369.
3. L.D. Hillis, P.K. Smith, J.L. Anderson, J.A. Bittl, C.R. Bridges, et al. 2011 ACCF/AHA Guideline for Coronary Artery Bypass Graft Surgery: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines Circulation, 124 (2011), pp. e652-e735
4. P. Kolh, S. Windecker, F. Alfonso, J.P. Collet, J. Cremer, et al. 2014 ESC/EACTS Guidelines on myocardial revascularization Eur J Cardiothorac Surg, 46 (2014), pp. 517-592
5. S.J. Head, T.M. Kieser, V. Falk, H.A. Huysmans, A.P. Kappetein Coronary artery bypass grafting: Part 1—the evolution over the first 50 years Eur Heart J, 34 (2013), pp. 2862-2872
6. U. Benedetto, M. Amrani, T. Bahrami, J. Gaer, F. De Robertis, et al. Survival probability loss from percutaneous coronary intervention compared with coronary artery bypass grafting across age groups J Thorac Cardiovasc Surg, 149 (2015), pp. 479-484.e3
List of references
1. Bokeria L. A., Gudkova R. G. Cardiovascular surgery-2010. M: Bakulev national research center of the Russian Academy of medical Sciences 2011.
2. H. Miyata, N. Motomura, A. Murakami et al. Effect of benchmarking projects on outcomes of coronary artery bypass graft surgery: Challenges and prospects regarding the quality improvement initiative. J Thorac Cardiovasc Surg 2012; 143: 6: 1364-1369.
3. L.D. Hillis, P.K. Smith, J.L. Anderson, J.A. Bittl, C.R. Bridges, et al. 2011 ACCF/AHA Guideline for Coronary Artery Bypass Graft Surgery: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines Circulation, 124 (2011), pp. e652-e735
4. P. Kolh, S. Windecker, F. Alfonso, J.P. Collet, J. Cremer, et al. 2014 ESC/EACTS Guidelines on myocardial revascularization Eur J Cardiothorac Surg, 46 (2014), pp. 517-592
5. S.J. Head, T.M. Kieser, V. Falk, H.A. Huysmans, A.P. Kappetein Coronary artery bypass grafting: Part 1 —the evolution over the first 50 years Eur Heart J, 34 (2013), pp. 2862-2872
6. U. Benedetto, M. Amrani, T. Bahrami, J. Gaer, F. De Robertis, et al. Survival probability loss from percutaneous coronary intervention compared with coronary artery bypass grafting across age groups J Thorac Cardiovasc Surg, 149 (2015), pp. 479-484.e3
