Результат интеллектуальной деятельности: Способ неинвазивной оценки наличия атеросклеротического поражения коронарного русла у человека in vivo

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии и аппаратной диагностике, и может быть использовано для отбора амбулаторных пациентов без клинических проявлений или с незначительными клиническими проявлениями ИБС для проведения коронарной ангиографии в виду предполагаемого атеросклеротического поражения коронарного русла, основанного на данных конъюнктивальной микроскопии.

Диагностике атеросклероза эпикардиальных коронарных артерий (КА) как основной причине ишемической болезни сердца (ИБС) в настоящее время уделяется большое внимание. Это связано с возможностью эффективной коррекции выявленных изменений в КА на ранних стадиях, осуществляя первичную и вторичную профилактику тяжелых и осложненных форм ИБС, являющихся ведущей причиной заболеваемости и смертности в развитых странах мира, в том числе и в России. Золотым стандартом диагностики коронарного атеросклероза в настоящее время является селективная коронарная ангиография (КАГ). Несмотря на имеющиеся преимущества КАГ, она имеет ряд ограничений: строгие показания для ее проведения делают невозможным использование КАГ в качестве скрининга. Имеются риски осложнений, связанные с техникой проведения процедуры, использование контрастного вещества во время исследования не исключает аллергических реакций и контраст-индуцированной нефропатии в 1-2% случаев, дороговизна метода и отказ пациента.

В последние годы внимание ряда исследователей привлечено к поискам взаимосвязей между лабораторными параметрами, результатами различных неинвазивных методов с данными КАГ с целью разработки неинвазивных диагностических алгоритмов, позволяющих с высокой долей вероятности предполагать поражение коронарных артерий (КА) атеросклеротическим процессом.

Имеются исследования, в которых авторы предпринимали попытки сопоставлять показатели реологических свойств эритроцитов (оценка обратимой агрегации эритроцитов, деформируемости эритроцитов, уровень холестерина крови) с данными КАГ (Ганелина И.Е., Родионова В.И., Катюхин Л.Н., и др. Данные коронарографии и реологические свойства эритроцитов при остром коронарном синдроме без подъема сегмента ST. Кардиология. 2011; 4:4-9.). При анализе КАГ, в данной работе оценивали только гемодинамически значимые стенозы и количество сосудов, охваченных атеросклеротическим процессом, эти сведения затем сопоставляли с лабораторными параметрами. Недостатком данного метода является то, что изучение реологических свойств, сопоставляемых с данными КАГ проводится in vitro, с применением дополнительных химических реагентов, сложной аппаратуры, при работе с которой необходим специально обученный персонал, и является, в общем, весьма трудоемким. Не учитываются негемодинамически значимые стенозы и другие признаки повреждения коронарного русла.

Имеется следующий способ, при котором исследователи сопоставляли результаты нескольких современных, доступных на амбулаторном этапе неинвазивных методов исследования (данные дуплексного сканирования сонных артерий, показатели липидного обмена, маркеры воспаления, метаболизма висцеральной жировой ткани, углеводного обмена) с параметрами КАГ (Метельская В.А., Гаврилова Н.Е., Туманова Н.Г., и др. Комбинация визуальных и метаболических маркеров в оценке вероятности наличия и выраженности атеросклероза коронарных артерий. Кардиология. 2016; 7:47-53. doi: 10.18565/cardio.2016.7.47-53.). Для характеристики поражения коронарного русла протоколы КАГ оценивались по шкалам (Gensini, SYNTAX), результаты представлялись в баллах, которые в дальнейшем и были сопоставлены с данными неинвазивных инструментальных и лабораторных методов обследования пациентов. В результате был предложен комплексный маркер, позволяющий выявлять повышенный риск наличия коронарного атеросклероза.

При всех достоинствах метода имеются некоторые ограничения и недостатки: исследование уровня адипонектина и количественное определение уровня С-реактивного белка, предлагаемые авторами в качестве основных маркеров, в рутинной клинической практике не проводится. Кроме того, сопоставление неинвазивного тестирования проводилось не с анатомо-топографическими характеристиками поражения коронарного русла, а с баллами.

Способ, предложенный Федоровым B.C. предполагает на основании результатов дуплексного сканирования брахиоцефальных сосудов судить о степени поражения коронарных артерий атеросклерозом. Так как им были выявлены высокой степени корреляционные связи между атеросклеротическими бляшками в сонных артериях и коронарным атеросклерозом по результатам анализа протоколов КАГ (Федоров B.C. Оценка регрессии коронарного атеросклероза с помощью ультразвуковой доплеровской динамики брахиоцефальных сосудов. Вестник новых медицинских технологий. 2011; 18(4):156.). Похожие результаты и способ прогнозирования коронарного атеросклероза получили Гаврилова Н, Метельская В., Яровая Е. с соавторами, сопоставляя результаты УЗИ сонных артерий с данными КАГ (Гаврилова Н., Метельская В., Яровая Е, и др. Толщина комплекса интима-медиа и выраженность коронарного атеросклероза. Врач. 2014;10:56-59.). Недостатками данных методик можно указать дороговизу и трудоемкость метода дуплексного сканирования брахиоцефальных сосудов, требующей привлечения высококвалифицированного специалиста по УЗИ-диагностике, а также отсутствие четких цифровых эквивалентов поражения периферических сосудов, при которых можно с высокой долей вероятности предполагать атеросклероз КА.

Способов, близких к предлагаемому в доступной литературе нам не удалось найти. Так как в имеющихся работах не учитываются данные поражения на уровне микрососудов, полученных прижизненно и неинвазивно.

Все указанные ограничения послужили поводом к поиску быстрого неинвазивного высоко информативного способа прижизненного определения со значительной долей вероятности поражения коронарного русла у амбулаторных пациентов, для обоснованного отбора на проведение плановой КАГ. Это позволит превентивно, на ранних стадиях, до прогрессирования стенокардии и развития инфаркта миокарда направлять бессимптомных пациентов на КАГ, реализуя первичную профилактику угрожающих жизни и фатальных осложнений ИБС.

Целью предлагаемого способа является оценка наличия поражения коронарного русла атеросклеротическим процессом на основании данных конъюнктивальной микроскопии для отбора амбулаторных пациентов и определения у них показаний к плановой КАГ.

Технический результат достигается следующим образом. При биомикроскопии бульбарной конъюнктивы глаза, последовательно просматривают левый, затем правый глаз, регистрируют четыре участка темпорального сектора бульбарной конъюнктивы: угловой, центральный, переходный и перилимбальный с помощью щелевой лампы и смонтированной видеокамеры, регистрируют видеофрагменты сосудистого русла. Полученные видеоролики вводят в программу для просмотра видеоизображений. Далее при просмотре видеоизображения, делают остановки видео, демонстрирующего последовательно каждую из указанных зон, таким образом, чтобы четко визуализировались сосуды, попавшие в область просмотра. Далее в этой области производят измерение диаметра артериолы и венулы, следующих параллельно друг другу (проводят в среднем 3 измерения с помощью экранной линейки Universal Desktop Ruler (РФ, 2005 год), которую предварительно калибруют под нужный масштаб по образцу), полученные результаты в мкм нужны для расчета значения артериоло-венулярного коэффициента (АВК), который представляет собой частное среднего диаметра артериолы и среднего диаметра венулы. Нормальные значения АВК составляют 0,6 и выше (Шульпина Н.Б., 1974, Волосок Н.И., 1978). Также оценивают распространенность внутрисосудистой агрегации эритроцитов (ВСАЭ) у человека in vivo в четырех областях бульбарной конъюнктивы: в зоне угла глаза, центральной, переходной и перилимбальной областях и количество зон с выявленной агрегацией. При наличии изменений в параметрах микроциркуляции: значения АВК меньше 0,3, выявление внутрисосудистой агрегации эритроцитов (ВСАЭ) во всех исследуемых областях бульбарной конъюнктивы, определяют атеросклероз КА с вовлечением огибающей артерии (OA) и правой коронарной артерии (ПКА) сердца.

Для подтверждения объективности способа нами обследована группа из 56 пациентов, страдающих ИБС, поступивших в кардиологические отделения Краевой клинической больницы №2 г. Хабаровска с диагнозом ОКС. Перед включением в исследование у всех было получено письменное информированное согласие. На 7-10 день пребывания в стационаре кроме общеклинического обследования, регламентированного стандартами оказания медицинской помощи при ОКС с подъемом сегмента ST и ОКС без стойкого подъема сегмента ST, включающими и КАГ, с помощью конъюнктивальной микроскопии (КМ) бульбарной конъюнктивы исследовали микроциркуляцию (МЦ).

Критериями исключения были: различные нарушения ритма, сахарный диабет 2 типа, сопутствующие хронические заболевания легких, почек, желудочно-кишечного тракта в стадии обострения, хроническая болезнь почек 3 и выше стадий, ХСН 2Б и выше стадий, онкология любой локализации, а также воспалительные заболевания и травмы глаз, использование сосудосуживающих глазных и назальных капель или спреев, отказ от участия в исследовании.

Наличие коронарного атеросклероза и его выраженность оценивали по расширенному протоколу (собственная разработка, основанная на параметрах, оцениваемых общепризнанными ангиографическими системами оценки атеросклеротического поражения коронарных сосудов (Гаврилова H.Е., Метельская В.А., Перова Н.В., Яровая Е.Б., Бойцов С.А., Мазаев В.П. Выбор метода количественной оценки поражения коронарных артерий на основе сравнительного анализа ангиографических шкал. Российский кардиологический журнал 2014; 6(110):24-29.) с дополнениями). Коронарные ангиограммы анализировали, рассчитывая средние диаметры основных КА (ствола левой коронарной артерии (ЛКА), передней нисходящей артерии (ПНА), огибающей артерии (OA), правой коронарной артерии (ПКА) в проксимальном, среднем и дистальном сегментах (мм), фиксировали количество ветвей OA, диагональных и септальных ветвей ПНА (шт.), наличие (да/нет) и количество стенозов (шт.), хронических окклюзий, выраженного кальциноза, протяженных стенозов (>10 мм), тромбоза в КА. Отдельно оценивали наличие гемодинамически значимых стенозов (≥70%) и их количество (шт.) в КА. Также оценивали качественные характеристики КА: спазм во время проведения КАГ, извитость хода, аневризмы, перетоки между основными КА. В базу данных заносили показатели в виде средних арифметических (диаметры КА), числовых значений, показывающих число стенозов и других патологических процессов в каждой КА и общее число стенозов и других патологических процессов во всех КА, а также качественные показатели при наличии того или иного признака обозначали - 1, при отсутствии - 0. Полученные таким образом результаты КАГ легко подвергаются статистической обработке и сравнению с результатами КМ, внесенными в базу данных с использованием тех же принципов анализа.

Статистический анализ данных выполнен в Центре БИОСТАТИСТИКА с помощью статистических пакетов SAS 9.4 и STATISTICA 12. Критическое значение уровня статистической значимости при проверке нулевых гипотез принималось равным 0,05. Проверку нормальности распределения количественных признаков проводили с использованием критериев Колмогорова-Смирнова, Шапиро-Уилка, Крамера-фон-Мизеса и Андерсона-Дарлинга. Для оценки парных корреляционных связей между количественными показателями, характеризующими нарушения МЦ, полученными при помощи метода КМ, и параметрами, характеризующими коронарный атеросклероз, полученными при анализе КАГ, использовали коэффициенты корреляции Пирсона и Спирмена. Для поиска взаимосвязей между различными парными комбинациями наборов количественных признаков, характеризующих параметры микроциркуляции и КАГ, был применен статистический метод - «канонические корреляции», позволяющий изучать структуру множественных корреляционных связей. Были сформированы группы количественных признаков, отражающих различные параметры КАГ и результаты КМ, и проведено последовательное их сопоставление по всему массиву. Все результаты рассчитаны с учетом объема наблюдений.

Анализируя протоколы КАГ, в базу данных занесли 79 количественных и качественных признаков, характеризующих коронарный кровоток и атеросклероз КА, степень его выраженности и протяженность. В результате анализа протоколов КМ для каждого пациента были получены 25 количественных и качественных признаков, отражающих состояние микроциркуляторного русла (МЦР) и МЦ в бульбарной конъюнктиве, в том числе значения средних диаметров микрососудов, АВК, количества капилляров на 1 мм² поверхности конъюнктивы, распространенности ВСАЭ в четырех областях бульбарной конъюнктивы.

На первом этапе были выявлены парные корреляционные связи между указанными выше количественными показателями, характеризующими нарушения МЦ, полученными при помощи метода КМ, и параметрами, характеризующими коронарный атеросклероз, полученными при анализе КАГ, с расчетом коэффициентов корреляции Пирсона и Спирмена. Результаты приведены в таблице 1.

Результаты, представленные в таблице 1, демонстрируют наличие множественных линейных и нелинейных корреляционных связей между параметрами МЦР и МЦ и данными КАГ. Параметры, характеризующие распространенность ВСАЭ во всех четырех исследуемых областях бульбарной конъюнктивы, имеют множественные положительные средней силы корреляционные связи с параметрами, отражающими патологические процессы в КА. Набор признаков коронарных ангиограмм, которые продемонстрировали корреляционные связи с параметрами МЦ во многом одинаковый, это характеристики атеросклеротического процесса в ПКА, общее число стенозов во всех КА и количество всех патологических процессов, выявленных в КА при проведении КАГ, наличие кальциноза и острого тромбоза в КА. Распространенность ВСАЭ в зоне угла глаза продемонстрировала наибольшее количество корреляционных связей с параметрами коронарного кровотока - 11 признаков.

Таким образом, после парных сопоставлений выявлены взаимосвязи между параметрами МЦР и МЦ и патологическими процессами в КА. Обнаружены параметры микроциркуляции и КАГ, которые наиболее часто были связаны между собой.

Получив статистически значимые корреляционные связи средней силы после парного сопоставления отдельных признаков, решено было выяснить, как изменятся связи, при сопоставлении групп признаков. На втором этапе, были сформированы 2 набора количественных признаков: объединены все признаки из таблицы 1, характеризующие МЦР и МЦ (АВК, среднее количество капилляров на 1 мм² поверхности конъюнктивы, распространенность ВСАЭ в четырех областях бульбарной конъюнктивы) и все параметры КАГ, представленные в таблице 1, и проведено их сопоставление методом «канонических корреляций». Этот метод позволяет изучить структуру множественных корреляционных связей, включая связи между различными парными комбинациями.

В результате выявлена сильная положительная (R=0,71) статистически значимая (р=0,0256;) корреляционная связь между этими группами признаков.

Из двадцати одного количественного признака, вошедшего в корреляционную функцию, наибольшие модули стандартизованных коэффициентов имели 10: четыре - параметры МЦР и МЦ, выявленные методом КМ и шесть - признаки, характеризующие патологический процесс в КА. Эти признаки и значения их стандартизованных коэффициентов приведены в таблице 2. Они в наибольшей степени связаны между собой, обеспечивая сильную корреляционную связь.

Графически зависимости, 14 признаков, характеризующих коронарный атеросклероз и 7 признаков, отражающих изменения в МЦР и МЦ бульбарной конъюнктивы, представлены на рис. 1.

На рис. 1 метки распределены слева направо и снизу вверх, что типично при наличии положительной корреляционной связи. Чем более плотно друг к другу располагаются метки - тем связь сильнее, как в данном случае. Результаты применения метода канонической корреляции подтвердили существование связи между параметрами МЦР и МЦ и выраженностью патологического процесса в КА. При чем, если использовать не отдельные признаки МЦР и МЦ, а в комплексе анализировать АВК, количество капилляров на 1 мм² поверхности конъюнктивы и распространенность ВСАЭ в четырех областях бульбарной конъюнктивы, то с большей долей вероятности можно судить о наличии коронарного атеросклероза, т.к. связь групп признаков имеет сильную статистически значимую корреляцию в отличие от парных сопоставлений.

Преимущества предлагаемого способа:

- неинвазивность;

- быстрота - способ позволяет проводить исследование в предельно сжатые сроки (до 20-30 минут);

- простота использования - способ не требует специальных условий и аппаратуры, достаточно иметь щелевую лампу, объединенную с видеокамерой, в настоящее время имеются промышленные образцы подобных установок (например, Капилляроскоп ОКО, защищен патентом РФ №132699 от 22.04.2013);

- дешевизна и простота методики и компактность оборудования позволяет использовать метод как в поликлиниках и центрах здоровья, так и в стационарах и научно-исследовательских центрах и лабораториях;

- любой исследователь, способен видеть внутрисосудистую агрегацию эритроцитов по принципу «Есть» - «Нет», и провести измерение среднего диаметра сосудов, составляющих сосудистую пару (артериола и венула) для расчета АВК, т.е. без специальной сложной подготовки врачи любой специальности смогут воспроизводить полученные результаты и качественно их оценивать.

Кроме того, способ обладает дополнительными преимуществами:

- позволяет объективно с высокой долей вероятности предполагать наличие поражения коронарного русла атеросклеротическим процессом, выявлять бессимптомных пациентов с ИБС, имеющих высокий риск прогрессирования заболевания и развития фатальных осложнений, для направления их на плановую КАГ еще до развития осложнений, осуществляя первичную профилактику;

- определение показаний к КАГ, при отсутствии ЭКГ картины и классических клинических проявлений ИБС;

- возможность сохранения протокола исследования в памяти компьютера, записи материалов на электронные носители, ведение архива и изучение данных параметров в динамике;

- возможность использования в центрах здоровья, поликлиниках, стационарах, клинических и исследовательских лабораториях.