Способ преабилитации пациентов с ишемической болезнью сердца перед коронарным шунтированием в условиях искусственного кровообращения
Владельцы патента RU 2716369:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" (НИИ КПССЗ) (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно медицинской реабилитации, кардиологии, и представляет собой немедикаментозный способ кардиопротекции у пациентов с ишемической болезнью сердца в предоперационном периоде коронарного шунтирования с использованием искусственного кровообращения. Для этого в предоперационном периоде на фоне стандартной медикаментозной терапии, занятий лечебной физкультурой, дыхательной гимнастикой, психокоррекции проводят курс интенсивных физических тренировок на тредмиле в течение 7 дней перед оперативным вмешательством. Каждая тренировка состоит из подготовительного (5 мин), основного (30 мин) и заключительного (5 мин) периодов. Подготовительный и заключительный период тренировки представляет собой прогулочную ходьбу с одинаковой для всех пациентов скоростью - 2,5 км/ч. А интенсивность физической нагрузки основного периода определяют исходя из значения пикового потребления кислорода (VО2реаk), определенного для каждого пациента перед началом тренировки при кардиопульмональном нагрузочном тесте. После чего вычисляют целевое потребление кислорода (VO2dest) во время тренировки, которое должно составлять 80% от VO2peak: VO2dest=VO2peak⋅0,8. На основании полученного значения целевого потребления кислорода определяют скорость движения пациента на тредмиле, которую необходимо поддерживать для достижения целевых тренирующих параметров. Данная скорость рассчитывается по оригинальной расчетной формуле. Способ обеспечивает улучшение перфузии миокарда в послеоперационном периоде коронарного шунтирования. 2 з.п. ф-лы, 6 табл., 2 пр.
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, и представляет собой немедикаментозный способ кардиопротекции у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС) в предоперационном периоде коронарного шунтирования (КШ) с использованием искусственного кровообращения.
В настоящее время число проводимых вмешательств по реваскуляризации миокарда у пациентов с ИБС, в том числе КШ, продолжает неуклонно расти [1]. Эта тенденция актуализирует важность разработки эффективной методики подготовки пациентов к хирургическому вмешательству (преабилитации) и их послеоперационного ведения.
В то время как эффективность и необходимость послеоперационной кардиореабилитации является доказанным фактом, программы предоперационной подготовки пациентов (преабилитации) в настоящий момент не имеют широкого внедрения в клиническую практику [2]. Любое кадиохирургическое вмешательство в условиях искусственного кровообращения сопряжено с риском ишемического и реперфузионного повреждения миокарда. Так, несмотря на достижения кардиохирургии и кардиоанестезиологии частота развития интраоперационных инфарктов миокарда, например, варьирует от 4 до 80% в зависимости от критериев диагностики [3]. В этой связи, важной задачей предоперационного периода является реализация эффектов органопротекции. Одним из эффективных методов защиты миокарда от ишемического повреждения является реализация механизма ишемического прекондиционирования [4].
В кардиохирургии широко используется локальное ишемическое прекондиционирование (Wu Z.K. Cardiomyocyte apoptosis and ischemic preconditioning in open heart operations. Ann. Thorac. Surg. 2003; 76: 528-34), которое предполагает короткие эпизоды интраоперационного пережатия аорты при выполнении коронарного шунтирования или раздувание баллона в коронарной артерии при выполнении чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики (ЧТКА). Эффективность данного метода доказана многочисленными исследованиями, демонстрирующими инфаркт-лимитирующий и антиаритмический эффекты. Однако, в силу своей инвазивности, описанный метод может использоваться только интраоперационно, а также имеет ограничения ввиду опасности развития эмболий у пациентов с выраженным атеросклеротическим поражением аорты.
В качестве альтернативы может быть применен способ дистантного ишемического прекондиционирования (Przyklenk K., Bauer В., Ovize М., Kloner RA, Whittaker P. Regional ischemic ((preconditioning)) protects remote virgin myocardium from subsequent sustained coronary occlusion. Circulation. 1993; 87 (3): 893-899). Данный метод предполагает интраоперационное выполнение коротких эпизодов пережатия огибающей артерии, вызывающих повышение устойчивости к ишемии миокарда, кровоснабжаемого передней нисходящей артерией. Описанный способ также имеет ограничения, в силу возможности только интраоперационного использования.
Одной из неинвазивных методик дистантного ишемического прекондиционирования у пациентов кардиохирургического профиля может выступать методика, предполагающая серию эпизодов раздувания манжеты для неинвазивного измерения артериального давления на плече, чередующихся с эпизодами реперфузии (Günaydin В., Cakici I., Soncul Н., Kalaycioglu S., Cevik С., Sancak В. et al. Does remote organ ischaemia trigger cardiac preconditioning during coronary artery surgery? Pharmacol. Res. 2000; 41(4): 493-496). Данный метод показал свою эффективность с позиции динамики биохимических маркеров: отмечено уменьшение выраженности ацидоза и торможение анаэробного гликолиза. К преимуществам данного способа профилактики ишемических осложнений можно отнести простоту выполнения. В то же время авторами не проводилась клиническая и инструментальная оценка эффективности данного метода.
Одним из безопасных и эффективных способов неинвазивной органопротекции могут выступать физические тренировки, реализующие свой эффект путем достижения феномена ишемического прекондиционирования. Данный метод имеет преимущества в виде своей неинвазивности, а также многообразия эффектов физических тренировок в отношении снижения показателей общей и сердечно-сосудистой смертности, повышения качества жизни пациентов [5], липидкорректирующего эффекта [6], уменьшения выраженности системного воспаления [7], позитивного влияния на показатели когнитивного статуса [8].
Известен способ подготовки пациентов с ИБС к выполнению коронарного шунтирования, предполагающий проведение аэробных физических тренировок в течение 4-х недель перед операцией (Hambrecht R., Adams V., Erbs S., Linke A., N., Shu Y. et al. Regular physical activity improves endothelial function in patients with coronary artery disease by increasing phosphorylation of endothelial nitric oxide synthase. Circulation. 2003; 107 (25):3152-3158). Данный метод не предполагает проведение нагрузочного теста для определения тренирующих параметров, что не позволяет обеспечить достижение эффекта ишемического прекондиционирования и кардиопротекции.
Наиболее близким по техническому решению является способ преабилитации пациентов перед выполнением коронарного шунтирования, предполагающий занятия с медицинским персоналом, включающие обучение в сочетании с физическими тренировками. Продолжительность каждого занятия составляет 60 минут, дважды в неделю на протяжении 4-16 недель предоперационного периода (Sawatzky J.A., Kehler D.S., Ready А.Е., Lerner N., Boreskie S., Lamont D. et al. Prehabilitation program for elective coronary artery bypass graft surgery patients: a pilot randomized controlled study. Clin Rehabil. 2014; 28(7): 648-657). Мощность аэробных физических нагрузок рассчитывается индивидуально и составляет до 85% от максимального потребления кислорода, определяемого при проведении нагрузочного теста. Пациентам назначают различные типы физической активности в зависимости от предпочтений и возможностей пациента: ходьба, велотренировки, силовые упражнения, упражнения на растяжение мышц. Эффективность предложенных мероприятий оценивают по таким параметрам, как динамика дистанции при выполнении теста шестиминутной ходьбы, показателей качества жизни, а также вовлеченность в реабилитационные мероприятия в послеоперационном периоде. Недостатком описанного способа является длительность его выполнения (не менее 4-х недель перед операцией), отсутствие унифицированного протокола тренировок, а также отсутствие методов, визуализирующих миокард, что не позволяет объективно оценить кардиопротективный эффект такого вмешательства.
На основании доступных литературных источников, не выявлено убедительных данных об использовании физических тренировок высокой интенсивности в преабилитации пациентов с ишемической болезнью сердца перед выполнением коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения с целью кардиопротекции, что определяет актуальность предлагаемого способа преабилитации.
Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение перфузии миокарда в послеоперационном периоде коронарного шунтирования, выполненного в условиях искусственного кровообращения, за счет включения короткого курса физических тренировок высокой интенсивности в программу преабилитации.
Предложенный способ основан на анализе данных, полученных в пред- и послеоперационном периоде у пациентов со стабильной ишемической болезнью сердца, подвергнутых коронарному шунтированию в условиях искусственного кровообращения. Для оценки эффективности разработанной методики пациенты были разделены на две группы. В первую группу вошли пациенты, которым на фоне стандартной медикаментозной терапии, занятий лечебной физкультурой, дыхательной гимнастикой и психокоррекции, проводились физические тренировки на тредмиле высокой интенсивности, а во вторую - пациенты, которым физические тренировки в предоперационном периоде не проводились.
В исследование включались пациенты мужского пола со стабильной ишемической болезнью сердца. Критериями исключения являлись: тяжелые сопутствующие заболевания, препятствующие проведению физических тренировок (хроническая обструктивная болезнь легких тяжелой степени, воспалительные заболевания, патология опорно-двигательного аппарата и мышечной системы, резидуальные явления после перенесенного острого нарушения мозгового кровообращения); сочетание ИБС и клапанных пороков сердца; планируемые реконструктивные операции на брахиоцефальных артериях; наличие тяжелых нарушений ритма и проводимости сердца, фибрилляция предсердий; тромбофлебиты и варикозная болезнь вен нижних конечностей с хронической венозной недостаточностью 3-4 степени; атеросклероз артерий нижних конечностей с хронической ишемией нижних конечностей выше IIA стадии, реконструктивные операции на периферических артериях в анамнезе; аневризмы и диссекция аорты; декомпенсация хронической сердечной недостаточности (ХСН); клиника стенокардии IV функционального класса (ФК); клиника ХСН III ФК (NYHA) и выше; неконтролируемая артериальная гипертензия; фракция выброса левого желудочка менее 40%; острый коронарный синдром; значимый стеноз ствола левой коронарной артерии.
В предоперационном периоде для оценки перфузии миокарда пациентам выполняли однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ) миокарда с Тс-99m и нагрузочным фармакологическим тестом аденозином. Локальные нарушения перфузии миокарда при проведении однофотонной эмиссионной компьютерной томографии оценивали по проценту накопления радиофармпрепарата (РФП) в сегментах миокарда при построении 17-ти сегментарной полярной карты.
Пациенты с тренировками в предоперационном периоде и без таковых не различались по исходным клинико-анамнестическим, лабораторным параметрам, а также показателям внутрисердечной гемодинамики, параметрам нагрузочного теста и перфузии миокарда по результатам ОФЭКТ.
Расчет мощности тренирующих параметров для пациентов первой группы осуществляли по данным кардиопульмонального нагрузочного теста. Тренировки проводили под контролем гемодинамики и мониторированием ЭКГ, при этом каждая тренировка включала подготовительный, основной и заключительный периоды. Подготовительный и заключительный периоды представляли собой прогулочную ходьбу на тредмиле, а тренирующую мощность основного периода рассчитывали индивидуально для каждого пациента. Для этого использовали значение пикового потребления кислорода (VO2peak), определенное при проведении кардиопульмонального нагрузочного теста. Данный показатель характеризует максимальный уровень потребления кислорода, достигнутый при нагрузке, и считается наиболее точным и воспроизводимым параметром для расчета режима тренировок.
Расчетная мощность физической нагрузки в период преабилитации для пациентов с ишемической болезнью перед коронарным шунтированием в условиях искусственного кровообращения составляла 80% от максимального потребления кислорода (VO2peak).
В ходе проведения тренировок не было отмечено нарастания сердечной и коронарной недостаточности, эпизодов нарушения ритма и проводимости сердца, нестабильности гемодинамики и других осложнений. Субъективная переносимость тренировок пациентами была удовлетворительной.
Всем пациентам анализируемых групп была выполнена прямая реваскуляризация миокарда в условиях искусственного кровообращения в полном объеме. Оценка целевых клинических параметров, а также показателей перфузии миокарда проводилась в послеоперационном периоде.
В качестве основных клинических показателей эффективности преабилитации у прооперированных пациентов обеих групп были оценены следующие параметры: продолжительность пребывания в отделении реанимации, общая продолжительность госпитализации, инфаркт миокарда, острое нарушение мозгового кровообращения, нарушения сердечного ритма, развитие сердечной недостаточности, гидроторакс и гидроперикард, требующие пункции (табл. 1).
Приведенные данные свидетельствуют о том, что применение предложенного способа способствует снижению числа послеоперационных осложнений у пациентов после хирургической коррекции ишемической болезни сердца в условиях искусственного кровообращения.
Анализ показателей перфузии миокарда по результатам ОФЭКТ, выполненного в послеоперационном периоде, так же подтверждает эффективность предложенного способа преабилитации пациентов (табл. 2).
Как можно видеть из таблицы 2, в группе пациентов с включением тренировок на этапе преабилитации уровень захвата РФП был значимо выше такового в группе контроля в ряде сегментов базального (74,9±3,98% и 70,3±7,40%; р=0,04), среднего (86,7±5,24% и 79,6±10,43%; р=0,03) и апикального (85,8±5,03% и 79,0±8,67%; р=0,02) отделов миокарда. Это свидетельствует о лучшей перфузии миокарда в послеоперационном периоде в группе физических тренировок.
При анализе интегральных показателей тяжести поражения миокарда: SRS (Summed Rest Score) - сумма баллов, характеризующих дефект перфузии в покое, SSS (Summed Stress Score) - сумма баллов, характеризующих дефект перфузии после введения АТФ, SDS (Summed Difference Score) - сумма баллов, характеризующих стресс-индуцированную преходящую ишемию, показатель стресс-индуцированной преходящей ишемии (SDS) в группе тренировок был значимо меньше такового в группе без использования тренировок (0 баллов и 0,9±0,53 баллов, соответственно, р=0,04) (Таблица 3).
Способ осуществляют следующим образом:
Пациентам, поступившим на плановое коронарное шунтирование проводят оценку перфузии миокарда с помощью однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) с Тс-99m и нагрузочным фармакологическим тестом аденозином. Дополнительно проводят кардио-пульмональный нагрузочный тест для определения индивидуальных показателей уровня физической активности пациента и составления программы тренировок. За 7 дней до оперативного вмешательства на фоне стандартной медикаментозной терапии (ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента/антагонисты рецепторов ангиотензина II, бета-блокаторы, статины, ацетилсалициловая кислота), занятий лечебной и дыхательной гимнастикой, психокорректирующих мероприятий, пациентам назначают курс ежедневных интенсивных тренировок на тредмиле. Во время тренировки осуществляют контроль параметров гемодинамики и мониторирование ЭКГ. Каждая тренировка состоит из подготовительного (5 мин), основного (30 мин) и заключительного (5 мин) периодов. Подготовительный и заключительный периоды тренировки представляют собой прогулочную ходьбу с одинаковой для всех пациентов скоростью - 2,5 км/ч. А интенсивность физической нагрузки основного периода определяют исходя из значения пикового потребления кислорода определенного для каждого пациента перед началом тренировки при кардиопульмональном нагрузочном тесте. После чего вычисляют целевое потребление кислорода (VO2dest) во время тренировки, которое должно составлять 80% от VO2peak:
VO2dest=VO2peak⋅0,8
На основании полученного значения целевого потребления кислорода, определяют скорость движения пациента на тредмиле, которую необходимо поддерживать для достижения целевых тренирующих параметров:
где U - скорость тредмила, определенное в км/ч, VO2dest - целевое потребление кислорода в мл/кг/мин, а α - угол наклона дорожки в градусах.
Угол наклона дорожки выбирали в зависимости от полученных значений целевого потребления кислорода (таблица 4).
Ниже приведены примеры использования предлагаемого способа.
Пример 1. Пациент А., 1959 г. р., поступил в кардиологическое отделение ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний» с диагнозом: Ишемическая болезнь сердца. Стенокардия ФК III. Постинфарктный (2015 г.) кардиосклероз. Желудочковая экстрасистолия III градации по Lown. Гипертоническая болезнь III стадия, риск 4. ХСН I (ФК II). EuroSCORE II (1,3%). Пациенту в качестве предоперационной подготовки была назначена стандартная терапия ИБС (аспирин, бета-адреноблокаторы, ингибиторы АПФ, антагонисты кальция, статины). Проводились занятия дыхательной и лечебной гимнастикой. Кроме того, был проведен курс тренировок на тредмиле в течение 7 дней, продолжительностью 30 минут. Пиковое потребление кислорода при кардиопульмональном тесте составило VO2peak=13,1 мл/кг/мин.
Перед тренировками провели расчет интенсивности нагрузки с определением значений целевого потребления кислорода при физической активности:
VO2dest=VO2peak⋅0,8
VO2dest=VO2peak* 0,8=10,48 мл/кг/мин,
Таким образом, скорость тредмила рассчитывали по следующей формуле:
Выполнена плановая операция коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения. Длительность искусственного кровообращения - 62 мин., время пережатия аорты - 37 мин. В интраоперационном и раннем послеоперационном периоде осложнений не было.
До начала тренировок, а также на 7 сутки послеоперационного периода была выполнена однофотонная эмиссионная компьютерная томография для оценки состояния перфузии миокарда (Таблица 5).
Анализ полученных данных демонстрирует, что после проведение курса тренировок показатели перфузии миокарда в послеоперационном периоде улучшились, нивелировалась стресс-индуцированная преходящая ишемия миокарда (SDS).
Пример 2. Пациент С., 1956 г. р., поступил в кардиологическое отделение ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний» с диагнозом: ИБС. Стенокардия ФК II. Гипертоническая болезнь III стадия, риск 4. ХСН I (ФК II). EuroSCORE II (0,75%). В предоперационном периоде была назначена медикаментозная терапия (аспирин, бета-адреноблокаторы, ингибиторы АПФ, антагонисты кальция, статины), а также занятия дыхательной и лечебной гимнастикой. Физические тренировки на тредмиле не проводились. Выполнена плановая операция коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения. Длительность ИК - 51 мин., время пережатия аорты - 31 мин. В интраоперационном и раннем послеоперационном периоде осложнений не было.
Пиковое потребление кислорода при кардиопульмональном тесте составило VO2peak=17,2 мл/кг/мин.
Перед тренировками провели расчет интенсивности нагрузки с определением значений целевого потребления кислорода при физической активности:
VO2dest=VO2peak⋅0,8
VO2dest=VO2peak* 0,8=11,84 мл/кг/мин,
Таким образом, скорость тредмила рассчитывали по следующей формуле:
Оценка параметров перфузии миокарда проводилась в том же объеме, что и пациенту в примере №1 (Таблица 6).
Результаты обследования данного пациента свидетельствуют о некотором улучшении перфузии миокарда в послеоперационном периоде по интегральным показателям ОФЭКТ, однако сохраняется незначительная преходящая ишемия миокарда.
Предлагаемый способ профилактики является эффективным неинвазивным методом кардиопротекции, позволяющим улучшить перфузию миокарда у пациентов после коронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения. Способ доступен и легко воспроизводим.
Литература:
1. Бокерия Л.А., Гудкова Р.Г. Сердечно-сосудистая хирургия-2015. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения. - М.: НЦССХ им. А.Н. Бакулева; 2016.
2. Бокерия Л.А., Аронов Д.М., Барбараш О.Л., Бубнова М.Г., Князева Т.А., Лямина Н.П. и др. Российские клинические рекомендации. Коронарное шунтирование больных ишемической болезнью сердца: реабилитация и вторичная профилактика. СаrdioСоматика. 2016; 7 (3-4): 5-71.
3. Осипова О.А., Суязова С.Б., Власенко М.А., Годлевская О.М. Диагностика интраоперационного инфаркта миокарда при хирургической реваскуляризации. Современные проблемы науки и образования. 2012; (3): 44.
4. Лупанов В.П., Максименко А.В. Протективная ишемия в кардиологии. Формы кондиционирования миокарда. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2011; 10(1): 111-119.
5. Perk J., De Backer G., Gohlke H., Graham I., Reiner Z., Verschuren M. et al. European Guidelines on cardiovascular disease prevention in clinical practice (version 2012). Eur. Heart J. 2012; 33: 1635-1701. doi: 10.1093/eurheartj/ehs092.
6. 
M., Jegier A., Kostka Т., Dziankowska-Zaborszczyk E., 
E., 
J. et al. Long-term effect of different physical activity levels on subclinical atherosclerosis in middle-aged men: a 25-year prospective study [Electronic Resource]. PLoS One. 2014; 9 (1): e85209. doi: 10.1371/journal.pone.0085209 (date accessed: 22.03.2016.
7. Pinto A., Di Raimondo D., Tuttolomondo A., 
C., Milio G., Licata G. Effects of physical exercise on inflammatory markers of atherosclerosis. Curr. Pharm. Des. 2012; 18(28): 4326-4349.
8. Аргунова Ю.А., Трубникова О.А., Мамонтова A.C., Сырова И.Д.,
Кухарева И.Н., Малева О.В. и др. Влияние трехнедельного курса аэробных физических тренировок на нейродинамические показатели пациентов, перенесших коронарное шунтирование. Российский кардиологический журнал. 2016; 2 (130): 30-36. doi: http://dx.doi.org/10.15829/1560-4071-2016-2-30-36.
9. Poltavskaja MG, Mkrtumjan JeA, Svet AV, et al. Nagruzochnye proby s gazovym analizom: posobie dlja vrachej obshhej praktiki. M: Moskovskaja medicinskaja akademija imeni I.M. Sechenova, 2009. 40 p. Russian (Полтавская М.Г., Мкртумян Э.А., Свет A.B. и др. Нагрузочные пробы с газовым анализом: пособие для врачей общей практики. М: Московская медицинская академия имени И.М. Сеченова, 2009, 40 с. ).
10. Ferguson В. ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription 9th Ed. 2014. The Journal of the Canadian Chiropractic Association 2014; 58(3):328.
1. Способ преабилитации пациентов с ишемической болезнью сердца перед коронарным шунтированием в условиях искусственного кровообращения, включающий назначение в предоперационном периоде стандартной медикаментозной терапии, занятия лечебной физкультурой, дыхательной гимнастикой, психокоррекцию и проведение физических тренировок; при этом мощность тренировок определяют на основании пикового потребления кислорода (VO2peak) с расчетом его целевого потребления (VO2dest) во время физической активности, отличающийся тем, что физические тренировки проводят ежедневно на протяжении 7 дней перед операцией в течение 30 минут с целевым потреблением кислорода, определенном как VO2dest=VO2peak⋅0,8, а скорость, с которой пациент передвигается по дорожке тредмила, рассчитывают по формуле:
где U - скорость дорожки тредмила, определенная в км/ч, VO2dest - целевое потребление кислорода в мл/кг/мин, а α - угол наклона дорожки в градусах, который выставляют в зависимости от полученных значений целевого потребления кислорода VO2dest,
тогда α=0, если VO2dest≤11,5 мл/кг/мин,
α=1, если VO2dest имеет значение 11,6-13,5 мл/кг/мин,
α=2, если VO2dest от 13,6 до 15,0 мл/кг/мин,
α=3 градусам, если VO2dest 15,1-16,5 мл/кг/мин,
угол наклона дорожки α=4 градусам, если VO2dest 16,6-18,0 мл/кг/мин
и угол дорожки тредмила равен 5 градусам, если VO2dest 18,1-19,5 мл/кг/мин.
2. Способ преабилитации пациентов с ишемической болезнью сердца перед коронарным шунтированием по п. 1, отличающийся тем, что каждая тренировка состоит из подготовительного периода длительностью 5 мин, основного периода - 30 мин и заключительного 5-минутного периода, при этом подготовительный и заключительный периоды тренировки представляют прогулочную ходьбу с одинаковой для всех пациентов скоростью - 2,5 км/ч.
3. Способ преабилитации пациентов с ишемической болезнью сердца перед коронарным шунтированием по п. 1, отличающийся тем, что состояние перфузии миокарда оценивают до начала тренировок и на 7-10 сутки послеоперационного периода при помощи однофотонной эмиссионной компьютерной томографии.
