Способ прогнозирования тяжести идиопатической легочной гипертензии

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, и может быть использовано для прогнозирования тяжести идиопатической легочной гипертензии. Проводят забор крови из кубитальной вены больного, исследование цельной крови и выделенных эритроцитов методом спектроскопии комбинационного рассеяния. Определяют величину интенсивности полосы при 1550 см^-1, характеризующей валентное колебание спинового состояния железа (Fe³⁺), характерное для дезоксигемоглобина, и величину интенсивности полосы при 1580 см^-1, характеризующей валентное колебание спинового состояния железа (Fe³⁺), характерное для оксигемоглобина. Вычисляют соотношение I₁₅₈₀/I₁₅₅₀. При значении этой величины для цельной крови 1,98-1,68, а для суспензии эритроцитов 3,16-2,82 судят об отсутствии идиопатической легочной гипертензии. При значениях для цельной крови 1,67-1,04, а для суспензии эритроцитов 2,81-2,64 вероятна начальная стадия заболевания. При значениях для цельной крови менее 1,03 и для суспензии эритроцитов менее 2,63 считают степень идиопатической легочной гипертензии тяжелой с необходимостью проведения инвазивного дообследования. Способ обеспечивает возможность повышения эффективности оценки тяжести идиопатической легочной гипертензии, позволяющей выявить пациентов, для которых необходимо проведение инвазивного дообследования, что снижает количество осложнений, точности и нетравматичности, кроме того, позволяет получать информацию о выраженности гипоксии за короткий промежуток времени независимо от физиологических особенностей пациента, не требует больших вычислительных мощностей для анализа данных, за счет объективной оценки сродства гемоглобина к лигандам методом спектроскопии комбинационного рассеяния, что позволяет судить о кислород-транспортной функции эритроцитов. 3 пр.

 

Изобретение относится к медицине, в частности к кардиологии.

Идиопатическая легочная гипертензия (ИЛГ) - редкая форма легочной гипертензии с неустановленной этиологией, и сложным патогенезом. Жалобы больного и клиническая картина не являются специфичными, что нередко затрудняет диагностику данного заболевания. Возникновение у пациентов с ИЛГ наиболее характерных жалоб в виде слабости, боли в области сердца и головокружения обусловлены в первую очередь снижением сердечного выброса (СВ) и нарушением транспорта кислорода.

В настоящее время известно, что патогенез ИЛГ является многофакторным, включающим различные биохимические процессы на разных уровнях, начиная с клеточного. Например, повышение легочного сосудистого сопротивления (ЛСС) и давления в легочной артерии (ДЛА) связано с вазоконстрикцией, обструктивным ремоделированием, вследствие эндотелиальной дисфункции, воспаления и тромбоза in situ. Одну из ключевых ролей в патогенезе играет гипоксия, как пусковой механизм формирования вышеупомянутых морфологических и транспортных изменений в сосудистой системе. На фоне гипоксии происходят конформационные изменения в молекулах гемоглобина, приводящие к изменению их структуры и нарушению кислород-транспортной функции. Изменение сродства гемоглобина (Гб) к кислороду во многом зависит от конформации гемопорфирина молекул гемоглобина (Гб) и ее возможности образовывать различные комплексы с лигандами (O₂, NO).

Известны инструментальные методы диагностики ИЛГ. Наиболее точными являются прямые инвазивные методы измерения давления в легочной артерии: катетеризация правых камер сердца и пульмонального ствола, методика плавающего катера, ангиография. Менее точны неинвазивные методики: флебография, кинетокардиография, эхокардиография.

(Мартынюк Т.В., Амбатьелло Л.Г., Наконечников С.Н. Ч.И.Е. и др. Диагностика легочной артериальной гипертензии // Терапевтический архив. - 2008. - Т. 80, №4. - С. 33-38)

Недостаток известных инструментальных методов заключается в том, что они сложны для применения в широкой врачебной практике и требуют сложного и дорогостоящего оборудования. Использование инвазивных методов сопровождается высоким риском осложнений.

Важную информацию о состоянии легочного кровотока у больных ИЛГ получают при проведении ангиопульмонографии: расширение центральных ветвей легочной артерии и сужение их на периферии, контуры их нечеткие, замедлена артериальная фаза кровотока. Имеются участки быстрого артериовенозного шунтирования с ускоренным контрастированием венозного русла. В результате этих изменений увеличивается скорость тока крови в функционирующих капиллярах легких, в особенности в условиях нагрузки (при увеличении минутного объема сердца). При этом уменьшается площадь и время контакта эритроцитов с альвеолярным воздухом.

(Илькович М.М. Заболевания органов дыхания. // Санкт-Петербург, 1998. Том №2. С. 136).

Указанный метод лучевой диагностики легочной гипертензии имеет следующие недостатки:

1) травматичность (катетеризация подключичной артерии);

2) большая лучевая нагрузка на пациента и окружающий персонал;

3) потеря диагностической информации в результате суммационного наложения изображения мягких тканей, костных структур,

4) возможность тяжелых осложнений для жизни пациента.

Известен способ оценки степеней легочной гипертензии использовалась эхокардиографическая классификация степеней ЛАГ, основанная на величине среднего давления в легочной артерии. Выделяют следующие степени по показателям среднего давления в легочной артерии (Рла): норма 9-18 мм рт. ст., легкая (умеренная) 19-40 мм рт. ст., тяжелая (выраженная) более 40 мм рт. ст.

(Митьков В.В. Клиническое руководство по ультразвуковой диагностике, Т5. С110) (Ультразвуковая диагностика в кардиологии. Методическое пособие. Международный центр авторских медицинских технологий. Москва. 1992).

Известен также способ компьютерной диагностики степени легочной гипертензии, включающий измерение диаметра главной легочной артерии и диаметра грудной клетки на уровне исследования, вычисляют сосудисто-торакальный индекс (СТИ1) равный отношению поперечного диаметра грудной клетки на уровне главной легочной артерии к диаметру главной легочной артерии и СТИ2, равный отношению поперечного диаметра грудной клетки на уровне бифуркации легочной артерии к диаметру легочной артерии на данном уровне, после чего вычисляют средний СТИ, который равняется сумме СТИ1/2+СТИ2/2, и при величине среднего СТИ 6,9-9,4 диагностируют легкую степень легочной гипертензии, а при величине менее 6,8 - тяжелую степень легочной гипертензии.

(Патент РФ №2269931, МПК А61В 6/03, опубл. 20.02.2006 г., Бюл. №5) К недостаткам приведенного выше способа можно отнести то, что компьютерная томография является дорогостоящим методом диагностики, который требует соответствующего оборудования и специалистов-диагностов в данной области, а также расчета множества параметров. Следует учитывать лучевую нагрузку для пациента, что может вызвать осложнения, необходимость получения качественных изображений, что достигается за счет получения снимков во время задержки дыхания, а также отсутствие информации о наличии у больного гипоксии.

Задачей изобретения является создание эффективного способа оценки тяжести идиопатической легочной гипертензии, позволяющего выявить пациентов, для которых необходимо проведение инвазивного дообследования, что снижает количество осложнений, точного и не травматичного, кроме того позволяет получать информацию о выраженности гипоксии за короткий промежуток времени независимо от физиологических особенностей пациента, не требует больших вычислительных мощностей для анализа данных.

Технический результат заключается в повышении эффективности способа и снижение количества осложнений.

Это достигается тем, что в заявляемом способе оценки тяжести идиопатической легочной гипертензии путем забора крови из кубитальной вены больного, исследования цельной крови и выделенных эритроцитов методом спектроскопии комбинационного рассеяния, определения величины интенсивности полосы при 1550 см^-1, характеризующей валентное колебание спинового состояние железа (Fe³⁺), характерное для дезоксигемоглобина и величины интенсивности полосы при 1580 см^-1, характеризующей валентное колебание спинового состояния железа (Fe³⁺), характерное для оксигемоглобина; с последующим вычислением соотношения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀, и при значении этой величины для цельной крови 1,98-1,68, а для суспензии эритроцитов 3,16-2,82 судят об отсутствии идиопатической легочной гипертензии; при значениях для цельной крови 1,67-1,04, а для суспензии эритроцитов 2,81-2,64 вероятна начальная стадия заболевания; при значениях для цельной крови < 1,03 и для суспензии эритроцитов < 2,63 считают степень идиопатической легочной гипертензии тяжелой с необходимостью проведения инвазивного дообследования.

Осуществление способа.

Отбор крови производят из кубитальной вены. Оценку конформации гема гемоглобина эритроцитов крови и суспензии эритроцитов проводят методом спектроскопии резонансного комбинационного. Для этого, образец помещают в гематокритный капилляр с диаметром поперечного сечения 1 мм («АгатМед», Россия), которые после запаивают для герметичности. Измерения проводят на конфокальном микроскоп-спектрометре NTEGRA-SPECTRA (NT-MDT, Россия) на базе микроскопа Olympus IX в диапазоне частотного сдвига 1000-3200 см-1 с шагом измерения 1 см-1, охлаждение CCD камеры -50°С, объектив 5х с апертурой 0.15, решетка 600, мощность лазера на образце 3 мВт, длина волны возбуждения 532 нм, время регистрации одного спектра - 15-30 секунд, количество накоплений сигнала - 3.

Вклад фоновой флоуресценции устраняют путем вычитания базовой линии в программе Origin2017 (OriginLab Corporation, США) (далее, Origin). Обработка сигнала включает в себя вычитание базовой линии методом построения полинома при помощи математического аппарата Origin.

После вычета базовой линии в программе Origin определяют величину интенсивности полос при 1550-1555 (далее, 1550) и 1580-1588 (далее, 1580 см^-1). Полоса с положением максимума при 1550-1555 характеризует валентное колебание спинового состояние железа (Fe³⁺), характерное для дезоксигемоглобина. Полоса с положением максимума при 1580-1588 см^-1 характеризует валентное колебание спинового состояния железа (Fe³⁺), характерное для оксигемоглобина.

Определяют величину соотношения величин максимумов интенсивностей полос 1550 и 1580, которая обозначается как I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ и характеризует сродство гемоглобина к лигандам, в частности к кислороду. Рост величины соотношения определяет рост сродства к лигандам.

Дополнительно проводят измерение величины соотношения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ для суспензии эритроцитов.

По интенсивности величины соотношения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ можно выделить три группы больных:

1. Значения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ для цельной крови 1,98-1,68, а для суспензии эритроцитов 3,16-2,82 считают «нормой» и судят об отсутствии идиопатической легочной гипертензии;

2. При значениях I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ для цельной крови 1,67-1,04, а для суспензии эритроцитов 2,81-2,64 вероятна начальная стадия заболевания;

3. «Проведение катетеризации требуется в срочном порядке», то есть высокая вероятность тяжелой ИЛГ определяют при значении значении I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ для цельной крови < 1,03 и для суспензии эритроцитов < 2,63. Для подтверждения диагноза необходимо срочное направление больного в экспертный центр для проведения катетеризации правых отделов сердца.

Примеры осуществления способа.

Пример 1.

Пациент П., был госпитализирован с жалобами на боли в грудной клетке давящего характера, иррадирующее в левую подлопаточную область, одышку при минимальной физической нагрузке (при подъеме на 2 лестничный пролет), учащенное сердцебиение, сухой приступообразный кашель, отеки нижних конечностей, больше слева.

Было проведено исследование крови из кубитальной вены методом комбинационного рассеяния (КР). В результате получено, что величина соотношения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ для КВ цельной крови пациента П. составляет 1,82, что входит в диапазон референсных значений КВ контрольной группы (1,98-1,68), а соотношения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ для КВ в суспензии эритроцитов составило 2,82, что также вошло в диапазон референсных значений КВ контрольной группы (3,16-2,82 у.е.). Следовательно, на основании полученных данных о функции кислород-транспортной системе, можно утверждать с высокой степенью вероятности об отсутствии у пациента ИЛГ, без проведения катетеризации правых отделов сердца (КПОС).

Пример 2.

Пациент К., поступил в отделение с жалобами на одышку при физической нагрузке (подъем на один лестничный пролет), синкопальные состояния при физической нагрузке, ноющие боли в левой половине грудной клетки, возникающие без связи с физической нагрузкой, купирующиеся через 50-60 минут после приема седативных препаратов, эпизоды головокружения, повышенную утомляемость, общую слабость.

Было проведено исследование крови из кубитальной вены методом комбинационного рассеяния (КР). В результате получено, что величина соотношения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ для цельной крови пациента К. составляет 1,42, а величина соотношения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ для суспензии эритроцитов составляет 2,80, что вошло в диапазон референсных значений, при которых вероятна начальная стадия заболевания (для цельной крови 1,67-1,04, а для суспензии эритроцитов 2,81-2,64). Следовательно, на основании полученных данных о функции кислород-транспортной системе, пациенту назначено дополнительное обследование - компьютерная диагностика.

Пример 3.

Пациент Н., был доставлен в отделение с жалобами на одышку при физической нагрузке (ходьба до 100 метров), эпизоды синкопальных состояний.

Было проведено исследование крови из кубитальной вены методом комбинационного рассеяния (КР). В результате получено, что величина соотношения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ для цельной крови пациента К. составляет 0,89, а величина соотношения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ для суспензии эритроцитов составляет 1,36, что вошло в диапазон референсных значений, соответствующих тяжелой степени легочной гипертензии и необходимости проведения инвазивного дообследования (для цельной крови < 1,03, а для суспензии эритроцитов < 2,63). Следовательно, на основании полученных данных о функции кислород-транспортной системе, пациенту назначено проведение катетеризации правых отделов сердца (КПОС).

В исследовании принимали участие 10 пациентов, которые наблюдались в отделении легочной гипертензии с подозрением на ИЛГ, им была проведена катетеризация правых отделов сердца (КПОС) с целью выявления идиопатической легочной гипертензии. Больные подписали утвержденную этическим комитетом НИИ клин кардиологии форму информационное согласие на забор крови. У всех пациентов было зафиксировано давление в ЛА>25 мм рт. ст., критерии ЛАГ, проведена проба на вазореактивность, что подтвердило диагноз. В исследовании участвовало 4 мужчины и 6 женщин. Минимальный возраст составлял 19 лет, максимальный 58. Медиана возраста составляла 50 [25; 54] года. У всех пациентов катетеризация была проведена впервые. На момент исследования пациенты не принимали лекарственную терапию.

Статистическая обработка полученных в ходе исследования данных производились при помощи описательной статистики с использованием «Origin». Статистическую значимость различий в группах оценивали по непараметрическому критерию Манна-Уитни. Результаты представлены виде табличных значений и графиков соответствующем разделе.

Достоверность различий между отношениями амплитуд полос КР-спектра крови и значениями крови в пробах полученных из различных отделов сердца, а таже кубитальной вены и легочной артерии оценивали при помощи критерия Фридмана с последующим апостериорным анализом Данна (р<0.05).

Для измерения давления в легочной артерии использовали катетер Сван-Ганца (длиной 110 см). Катетер имеет несколько каналов, чтобы была возможность измерить давление в разных отделах сердца и в легочной артерии. В результате проведенной катетеризации мы получаем данные о давлении в правом предсердии, правом желудочке, давление заклинивания легочной артерии, сердечный выброс и сатурацию смешанной венозной крови.

Отбор крови производили из кубитальной вены (концентрация гемоглобина в норме 13,5 мг/мл) в вакуумные пробирки, содержащие гепарин (20-50 Ед/мл крови). В пробах венозной крови, с помощью анализатора газов крови и электролитов GEM Premier 3000 (Instrumentation Laboratory, США) контролировали параметры РН, pCO₂, рО₂, НСО₃, sO₂, ТСО₂, Beecf. Также оценивали различные параметры клинической и биохимической крови. После забора, кровь хранили при t=+4°С.

Для оценки влияния компонентов плазмы крови на функциональное состояние эритроцитов, использовали очищенную от компонентов плазмы и белых форменных элементов крови суспензию эритроцитов (СЭ). Для этого, к цельной крови добавляли физиологическй буфер (145 мМ NaCl, 5 мМ KCl, 1 мМ CaCl₂, 4 мМ Na₂HPO₄, 1 мМ NaH₂PO₄, 1 мМ MgSO₄, 5 мМ глюкозы (Sigma), рН 7.4) в соотношении 1:3, тщательно перемешивали и центрифугировали (Laborfuge 400R, Thermo Scientific, США) при скорости 1500 g в течении 5 минут при t=+4°С. Полученный супернатант отделяли от осадка. Процедуру осаждения эритроцитов повторяли дважды при тех же условиях центрифугирования. Суспензию выделенных эритроцитов, используемых в экспериментах, хранили на льду не более 3 часов.

Оценку конформации гема гемоглобина эритроцитов крови и суспензии эритроцитов проводили методом спектроскопии. Для этого, образец помещали в гематокритный капилляр с диаметром поперечного сечения 1 мм («АгатМед», Россия), которые после запаивали для герметичности. Измерения проводили на конфокальном микроскоп-спектрометре NTEGRA-SPECTRA (NT-MDT, Россия) на базе микроскопа Olympus IX в диапазоне частотного сдвига 1000-3200 см^-1 с шагом измерения 1 см^-1, охлаждение CCD камеры -50°С, объектив 5х с апертурой 0.15, решетка 600, мощность лазера на образце 3 мВт, длина волны возбуждения 532 нм, время регистрации одного спектра - 15-30 секунд, количество накоплений сигнала - 3.

Вклад фоновой флоуресценции устраняли путем вычитания базовой линии в программе Origin2017 (OriginLab Corporation, США). Обработка сигнала включала в себя вычитание базовой линии методом построения полинома.

После вычета базовой линии в программе Origin2017 определяют величину интенсивности полос при 1550-1555 и 1580-1588 см^-1, которые характеризуют валентные колебания спинового железа (Fe³⁺) в состоянии дезокси- и оксигемоглобина соответственно (вклад колебаний метановых мостиков между пирролами в гемопорфирине, выраженных при деформации макроцикла - где гемопорфирин растянут и деформирован, либо имеет компактную недеформированную конформацию (характеризует)). По величине соотношения интенсивностей полос Iisso/Iisso определяют сродство гемоглобина к лигандам, в частности к кислороду. Рост величины соотношения определяет рост сродства к лигандам.

Методом КР получено, что для КВ контрольной группы здоровых людей референсные значения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ составили 1,98-1,68 для цельной крови и 3,16-2,82 для суспензии эритроцитов.

Методом КР получено, что для КВ пациентов с начальной стадией заболевания референсные значения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ для цельной крови составили 1,67-1,04, а для суспензии эритроцитов 2,81-2,64.

Методом КР было получено, что для КВ пациентов с тяжелой степенью идиопатической легочной гипертензии значения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀ составило < 1,03 для цельной крови и < 2,63 для суспензии эритроцитов.

Таким образом, можно объективно оценивать сродство гемоглобина к лигандам, что позволяет судить о кислород-транспортной функции эритроцитов.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет более точно и просто выявлять тяжелую степень легочной гипертензии. Это способствует своевременной выработке тактики и проведения лечения легочной гипертензии. Изобретение имеет большую диагностическую ценность, позволяет избежать серьезных осложнений для жизни больного при применении инвазивных методов.

Способ прогнозирования тяжести идиопатической легочной гипертензии, характеризующийся:

- забором крови из кубитальной вены больного, исследованием цельной крови и выделенных эритроцитов методом спектроскопии комбинационного рассеяния, определением величины интенсивности полосы при 1550 см^-1, характеризующей валентное колебание спинового состояния железа (Fe³⁺), характерное для дезоксигемоглобина, и величины интенсивности полосы при 1580 см^-1, характеризующей валентное колебание спинового состояния железа (Fe³⁺), характерное для оксигемоглобина,

- вычислением соотношения I₁₅₈₀/I₁₅₅₀, и при значении этой величины для цельной крови 1,98-1,68, а для суспензии эритроцитов 3,16-2,82 судят об отсутствии идиопатической легочной гипертензии; при значениях для цельной крови 1,67-1,04, а для суспензии эритроцитов 2,81-2,64 вероятна начальная стадия заболевания; при значениях для цельной крови < 1,03 и для суспензии эритроцитов < 2,63 считают степень идиопатической легочной гипертензии тяжелой с необходимостью проведения инвазивного дообследования.