Diagnostics of heart failure in patients with chronic non-infectious diseases and preserved left ventricular ejection fraction before non-cardiac surgical interventions


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/therapy.2021.3.7-13

Dzhioeva O.N., Drapkina O.M.

National Medical Research Center for Therapy and Preventive Medicine of the Ministry of Healthcare of Russia, Moscow
Abstract. The aim of research was to evaluate the incidence of heart failure with preserved ejection fraction (HFEF) in patients with chronic non-infectious diseases before planned non-cardiac surgery.
Material and methods. In cohort study were analyzed the data of 102 patients (including 43 men; average age was 66 (60; 74) years) with left ventricular (LV) ejection fraction ≥50%, somatically stable, without active complaints at rest, with a subjective estimation of their functional status as satisfactory; they had persistent sinus rhythm at the time of examination. Before surgery, all patients underwent transthoracic echocardiographic examination, diastolic imaging stress test (DST), and assessment of brain natriuretic peptide (BNP) concentration.
Results. At rest, 82,8% of patients showed signs of structural myocardial remodeling: an increase of the LV myocardial mass index in accordance with gender (57,8%), an increase of the end-systolic volume index of the left atrium (34,3%). An increase in systolic pressure in the pulmonary artery at rest was diagnosed in 16%. A decrease of the average speed of movement of the fibrous mitral annulus e’ was determined in 62,7%, while the parameter reflecting the LV filling pressure at rest (E/e’) was increased only in 5,9% of patients. An increase in BNP ≥35 pg/ml was detected in 40,2% of cases. After evaluating the sample in accordance with the specified criteria, we found that 32,3% of patients have instrumental signs of HFEF. At rest, 67.7% of patients did not have any HFEF criteria. After ergometric testing, it was found that 19,7% of the examined persons had clinically significant changes against the background of physical activity. The increase in BNP was assessed after DST and was detected in 63,7% of all observations. When comparing the clinical, instrumental and laboratory criteria for HFEF, at rest 32,3% of patients met the HF criteria, while DST made it possible to diagnose the disease in 52% of examined persons.
Conclusion. In the studied sample of patients before planned non-cardiac surgery, signs of structural myocardial remodeling were found in 82,2% of persons. On the basis of instrumental and laboratory data, 32,3% of patients at rest had the HFEF criteria. DST is a useful diagnostic tool that made it possible to identify almost 1/3 of cases of previously undiagnosed heart failure.
Keywords: heart failure with preserved ejection fraction, non-cardiac surgical interventions, transthoracic echocardiography, diastolic stress test

Сердечная недостаточность (СН) относится к числу самых распространенных заболеваний в России и Европе [1, 2]. СН представляет собой сложный клинический синдром, возникающий в результате структурно-функциональной перестройки миокарда желудочков и приводящий к характерным клиническим проявлениям в покое или при физической нагрузке. По сравнению с СН с низкой фракцией выброса левого желудочка вопросы диагностики СН с сохраненной фракцией выброса (СНсФВ) являются на сегодняшний день одними из наиболее дискуссионных, а различные аспекты рациональных диагностических алгоритмов у пациентов с этой формой заболевания, в частности, перед внесердечными хирургическими вмешательствами, остаются малоизученными и во многом нерешенными. Эта проблема тем более актуальна, что у больных хирургического профиля наличие сопутствующей СН служит отягощающим соматическим фактором, своевременная диагностика которого позволяет оптимизировать периоперационные стратегии [3]. Своевременное выявление и учет СНсФВ для хирургических пациентов имеет принципиальное значение, поскольку в условиях хирургического стресса (кровопотеря, инфузионная терапия) неадекватный ответ при измененной геометрии левого желудочка (ЛЖ) может влиять на послеоперационные исходы.

09-1.jpg (137 KB)Цель предлагаемого исследования – оценить частоту СНсФВ у пациентов с хроническими неинфекционными заболеваниями перед плановым внесердечным хирургическим вмешательством.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Протокол исследования, формы медицинской документации и информированного согласия были одобрены Этическим комитетом ФГАОУ ВО «Российский национальный инновационный медицинский университет им. Н.И. Пирогова» (протокол от 17.12.2018 № 180). Исследование проводилось на базе ГБУЗ «Городская клиническая больница № 24» Департамента здравоохранения г. Москвы.

В исследование были включены 102 пациента (в том числе 43 мужчины), направленных на плановое эхокардиографическое обследование (ЭхоКГ) перед внесердечным хирургическим вмешательством. Медиана возраста составила 66 (60; 74) лет. Общая характеристика группы представлена в таблице 1.

Пациенты имели анамнез хронического неинфекционного заболевания (ишемическая болезнь сердца, хроническая обструктивная болезнь легких, сахарный диабет) без активных жалоб в покое, с субъективной оценкой своего функционального статуса как удовлетворительного. По данным клинического осмотра и электрокардиографии (ЭКГ), у исследуемых отмечался синусовый ритм.

До проведения трансторакальной ЭхоКГ выполнялся забор крови для оценки концентрации мозгового натрийуретического пептида (BNP) в покое методом иммуноферментного анализа (Вектор-бест).

Трансторакальное ЭхоКГ проводилось на ультразвуковом сканере Vivid7 PRO EXPERT (GE, США). Оценивались индекс массы миокарда ЛЖ, относительная толщина стенки ЛЖ, тип геометрии ЛЖ, параметры трансмитрального импульсно-волнового допплеровского исследования, тканевой допплерографии фиброзного митрального кольца, индексированный к площади поверхности тела объем левого предсердия и скорость трикуспидальной регургитации, на основании которой рассчитывалось систолическое давление в легочной артерии (СДЛА).

После оценки структурно-функциональных параметров в покое всем пациентам выполняли диастолический стресс-тест (ДСТ) на велоэргометре ножного педалирования (LODE CORIVAL, Нидерланды) или велоэргометре ручного педалирования (BELBERG BE-02). Исследование начинали с педалирования со скоростью не менее 60 оборотов в минуту при начальной нагрузке 50 Ватт (для лиц моложе 75 лет) и 25 Ватт (для лиц старше 75 лет). Каждая ступень нагрузки длилась 3 мин (180 с), по истечении которых нагрузку увеличивали на 25 Ватт. При достижении частоты сердечных сокращений (ЧСС) 100 ударов в минуту эргометрию продолжали в течение 3 мин без увеличения нагрузки. По достижении целевых критериев (субмаксимальная ЧСС, одышка, ангинозный приступ, падение артериального давления от исходного более чем на 20 мм рт.ст., отказ пациента от продолжения исследования) пробу прекращали. Далее в течение 5 мин после остановки теста оценивали следующие изменения:

  • показатель давления наполнения ЛЖ (Е/е’) >14;
  • СДЛА, mmHg (>50);
  • индекс конечного систолического объема левого предсердия (ИКСО ЛП), мл/м2 (>34);
  • ФВ ЛЖ (%).

Во время пробы контролировали параметры артериального давления (АД), ЧСС, сердечный ритм и сатурацию. Критерием прекращения пробы является полностью выполненная нагрузка в течение 3 мин после достижения ЧСС 100 ударов в минуту при стабильных условиях выполнения эргометрии. Отказ от продолжения тестирования, снижение систолического АД менее чем на 20 мм рт.ст. от исходного или повышение выше 220 мм рт.ст., появление симптомной аритмии, одышки, которая не позволяет продолжить исследование, боли в нижних конечностях служат критериями досрочной остановки пробы.

10-1.jpg (151 KB)Все участники подписали добровольное информированное согласие перед участием в исследовании. В качестве системы для ультразвуковой кардиовизуализации использовалась экспертный сканер VIVID7.

Для статистического анализа применялись программные пакеты Microsoft Office Excel, STATISTICA 10.0 (Statsoft, USA), SPSS 23.0 (IBM, USA). При анализе данных использовались тест Шапиро–Уилкса, непараметрический критерий Манна–Уитни, непараметрический критерий Крускала–Уоллиса, критерий χ2 Пирсона, регрессионный анализ, индекс Юдена. Различия считались статистически значимыми при значении двухстороннего p <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Общая характеристика эхокардиографических параметров пациентов изучаемой группы приведена в таблице 2. В нашей работе все пациенты имели ФВ ЛЖ ≥50%. Исходя из этого показателя, в соответствии с критериями анестезиологического риска параметры сократительной функции при трансторакальной ЭхоКГ не расценивались как нарушенные [4]. В то же время мы решили оценить наличие критериев СН среди пациентов с сохраненной ФВ на основании показателей ремоделирования ЛЖ и концентрации BNP в плазме крови.

При выполнении трасторакального ЭхоКГ в покое у 82,8% (n=84) пациентов были выявлены признаки ремоделирования ЛЖ. Были обнаружены следующие изменения структурных показателей и отклонения от нормальных значений параметров внутрисердечной гемодинамики: увеличение индекса массы миокарда ЛЖ в соответствии с полом – у 57,8%; дилатация ЛП, определяемая как увеличение ИКСО ЛП, – у 34,3%; повышение СДЛА в покое – у 16% пациентов; снижение средней скорости движения фиброзного митрального кольца е’ – у 62,7% пациентов. При этом параметр, отражающий давление наполнения ЛЖ в покое (Е/е’), был повышен только у 5,9% исследуемых.

С учетом вышеуказанных результатов, а также при повышении у пациентов уровня BNP >80 пг/л, мы, согласно алгоритмам HFA-PEFF, диагностировали наличие критериев СНсФВ [5]. Повышение BNP было отмечено в 40,2% (n=41) всех наблюдений. Оценив выборку в соответствии с вышеуказанными критериями, мы установили, что 32,3% (n=33) пациентов имеют инструментальные признаки СНсФВ. В покое у 67,7% (n=69) пациентов критериев СНсФВ выявлено не было.

Далее пациентам, у которых в покое не были выявлены признаки СН, был проведен эргометрический ДСТ. После нагрузочного тестирования было установлено, что 19,7% (n=20) исследуемых соответствуют критериям СНсФВ на основании повышения концентрации BNP при эргометрии. При сравнении ЭхоКГ-параметров было обнаружено статистически значимое увеличение ФВ ЛЖ, E/e’, ИКСО ЛП и уровня BNP (табл. 3). Повышение BNP мы оценивали после проведения ДСТ, и оно было выявлено в 63,7% всех наблюдений.

10-2.jpg (142 KB)

При сопоставлении клинических, инструментальных и лабораторных критериев СНсФВ в покое критериям СН соответствовало 32,3% пациентов, тогда как ДСТ позволил диагностировать заболевание у 52% всех исследуемых.

ОБСУЖДЕНИЕ

СНсФВ представляет собой вариант сердечной недостаточности, который долгое время протекает бессимптомно и трудно диагностируется. К сожалению, информация об этом фенотипе заболевания широко не распространена среди специалистов хирургического и анестезиологического профиля.

Внутрибольничная периоперационная смертность является достоверно более высокой у больных с любым диагнозом СН (вне зависимости от показателя ФВ ЛЖ) по сравнению с пациентами без СН [3]. По мнению авторов, пациенты со стабильным течением хронических неинфекционных заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца, сахарный диабет, хроническая обструктивная болезнь легких, относятся к основным кандидатам для углубленного диагностического обследования на предмет наличия СНсФВ. Именно у таких коморбидных больных перед внесердечными хирургическими вмешательствами требуется углубленный алгоритм диагностического периоперационного обследования.

В повседневной клинической практике вопрос диагностики СНсФВ у хирургических пациентов остается клинически значимой и нерешенной проблемой [3, 5]. И если для пациентов с умеренно сниженной и низкой ФВ ЛЖ риск потенциальных осложнений априори расценивается анестезиологами как высокий (поскольку под термином «сердечная недостаточность» подразумевается снижение ФВ ЛЖ), то в отношении пациентов с фенотипом СНсФВ отсутствуют подходы к стратификации периоперационного кардиального риска при внесердечных оперативных вмешательствах [4, 6–9]. Вопрос своевременной диагностики СНсФВ в группе хирургических пациентов остается важной проблемой реальной клинической практики [6].

ЭхоКГ позволяет определить нарушение релаксации с использованием продольной митральной кольцевой скорости ранней диастолической ткани (e’) и повышенного давления наполнения ЛЖ через соотношение раннего митрального притока (E) к e’, т.е. E/e’. Пациенты с СНсФВ могут иметь неэффективное опорожнение ЛП, увеличение его размера и нарушение функции [10]. В работах по изучению патофизиологии диастолической дисфункции было показано, что нарушение диастолического наполнения ЛЖ выступает важным фактором индуцированного повышения давления в ЛП [10]. Эти исследования продемонстрировали, что нормальное сердце способно увеличить трансмитральный поток во время упражнений с небольшим увеличением или вовсе без увеличения давления в ЛП за счет снижения минимального диастолического давления ЛЖ [10]. Однако при СН снижения диастолического давления в ЛЖ при физической нагрузке не происходит, а увеличение трансмитрального градиента и митрального кровотока достигается за счет повышения давления в ЛП [11– 13]. Подобный механизм объясняет повышенное давление наполнения во время упражнений у пациентов с СН, и именно он лежит в основе ДСТ [11]. ДСТ включает измерение скорости E/e’ и скорости трикуспидальной регургитации до и во время тренировки [12]. К сожалению, мы не встречали данных о широком использовании этого теста в России в рутинной клинической практике. Между тем неинвазивный ДСТ является крайне необходимым исследованием у пациентов с СНсФВ, поскольку у пациентов с сердечной недостаточностью и нормальным значением ФВ ЛЖ давление наполнения в состоянии покоя может быть нормальным, и тогда могут потребоваться эргометрические критерии для постановки диагноза. Дополнительная оценка E/e’ во время ЭхоКГс эргометрией улучшает чувствительность диагностики СНсФВ по сравнению только с оценкой в покое [14]. Оборудование, на котором выполнялось исследование, не является экспертным и используется в рутинной клинической практике. Операторами исследований у нас были врачи-исследователи, владеющие методикой трансторакальной ЭхоКГ.

Многие пациенты с СН имеют симптомы заболевания только при физической нагрузке, что обычно объясняется увеличением давления наполнения ЛЖ, необходимого для поддержания адекватного наполнения и ударного объема [5, 15, 16]. Получение данных ЭхоКГ во время физической нагрузки может выявить диастолическую и систолическую дисфункцию ЛЖ и улучшить диагностические подходы к выявлению СНсФВ [17–20]. Пациенты, истории болезней которых мы проанализировали, на основании рутинных ЭхоКГ-критериев не имели в покое клинически значимых нарушений внутрисердечной гемодинамики. У всех пациентов была сохраненная ФВ ЛЖ, отсутствовали регионарные нарушения сократимости миокарда, не было клапанных болезней сердца, левый желудочек не был дилатирован. При подробном анализе показателей трансторакальной ЭхоКГ нами были выявлены признаки ремоделирования левого желудочка у 82,8% пациентов.

Наличие ремоделирования ЛЖ само по себе служит фактором риска развития СНсФВ, поэтому нами были детально изучены показатели диастолического наполнения ЛЖ. Среди изменений структурных показателей и отклонений от нормальных значений параметров внутрисердечной гемодинамики в покое у 34,3% пациентов была выявлена дилатация ЛП, у 16% пациентов отмечалось повышение расчетного СДЛА, и только у 5,9% исследуемых наблюдалось повышение Е/е’ в покое.

Таким образом, при сопоставлении клинических, инструментальных и лабораторных критериев СНсФВ на основании данных трансторакальной ЭхоКГ покоя мы могли диагностировать СН у 32,3% пациентов. После выполнения ДСТ были выявлены следующие изменения: дилатация левого предсердия, по данным ИКСО ЛП, – у 39,2%, повышение СДЛА – у 34,3%, увеличение основного критерия наполнения ЛЖ (Е/е’) при эргометрии – у 26,5% пациентов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СНсФВ относится к трудно диагностируемым состояниям. В изученной выборке пациентов с хроническими неинфекционными заболеваниями перед плановым внесердечным хирургическим вмешательством признаки структурного ремоделирования были выявлены у 82,2% человек. На основании инструментальных и лабораторных данных 32,3% пациентов в покое имели критерии СНсФВ. При этом полезным диагностическим инструментом послужил ДСТ, который позволил обнаружить почти 1/3 случаев ранее не выявленной СН.


Literature



  1. Фомин И.В. Хроническая сердечная недостаточность в Российской Федерации: что сегодня мы знаем и что должны делать. Российский кардиологический журнал. 2016; 8: 7–13. [Fomin I.V. Chronic heart failure in Russian Federation: what do we know and what to do. Rossiyskiy kardiologicheskiy zhurnal = Russian journal of cardiology. 2016; 8: 7–13 (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.15829/1560-4071-2016-8-7-13.

  2. Ponikowski P., Voors A.A., Anker S.D. et al. 2016 ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure: The Task Force for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure of the European Society of Cardiology (ESC)Developed with the special contribution of the Heart Failure Association (HFA) of the ESC. Eur Heart J. 2016; 37(27): 2129–200. doi: 10.1093/eurheartj/ehw128.

  3. Smilowitz N.R., Redel-Traub G., Hausvater A. et al. Myocardial injury after noncardiac surgery: A systematic review and meta-analysis. Cardiol Rev. 2019; 27(6): 267–73. doi: 10.1097/CRD.0000000000000254.

  4. Hackett N.J., De Oliveira G.S. et al. ASA class is a reliable independent predictor of medical complications and mortality following surgery. Int J Surg. 2015; 18: 184–90. doi: 10.1016/j.ijsu.2015.04.079.

  5. Pieske B., Tschope C., de Boer R.A. et al. How to diagnose heart failure with preserved ejection fraction: the HFA-PEFF diagnostic algorithm: a consensus recommendation from the Heart Failure Association (HFA) of the European Society of Cardiology (ESC). Eur Heart J. 2019; 40(40): 3297–317. doi: 10.1093/eurheartj/ehz641.

  6. Rosenberg M.A., Manning W.J. Diastolic dysfunction and risk of atrial fibrillation: a mechanistic appraisal. Circulation. 2012; 126(19): 2353–62. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.112.113233.

  7. Donal E., Galli E., Fraser A.G. Non-invasive estimation of left heart filling pressures: another nail in the coffin for E/e’? Eur J Heart Fail. 2017; 19(12): 1661–63. doi: 10.1002/ejhf.944.

  8. Al-Naamani N., Preston I.R., Paulus J.K. et al. Pulmonary arterial capacitance is an important predictor of mortality in heart failure with a preserved ejection fraction. JACC Heart Fail. 2015; 3(6): 467–74. doi: 10.1016/j.jchf.2015.01.013.

  9. Rosenkranz S., Gibbs J.S., Wachter R. et al. Left ventricular heart failure and pulmonary hypertension. Eur Heart J. 2016; 37(12): 942–54. doi: 10.1093/eurheartj/ehv512.

  10. Smiseth O.A. Need for better diastolic stress test: twistin’ time is here? Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2018; 19(1): 20–22. doi: 10.1093/ehjci/jex307.

  11. Ha J.W., Oh J.K., Pellikka P.A. et al. Diastolic stress echocardiography: a novel noninvasive diagnostic test for diastolic dysfunction using supine bicycle exercise Doppler echocardiography. J Am Soc Echocardiogr. 2005; 18(1): 63–68. doi: 10.1016/j.echo.2004.08.033.

  12. Carliner N.H., Fisher M.L., Plotnick G.D. et al. Routine preoperative exercise testing in patients undergoing major noncardiac surgery. Am J Cardiol. 1985; 56(1): 51–58. doi: 10.1016/0002-9149(85)90565-x.

  13. Sgura F.A., Kopecky S.L., Grill J.P., Gibbons R.J. Supine exercise capacity identifies patients at low risk for perioperative cardiovascular events and predicts long-term survival. Am J Med. 2000; 108(4): 334–36. doi: 10.1016/s0002-9343(99)00465-9.

  14. Fayad A., Ansari M.T., Yang H. et al. Perioperative diastolic dysfunction in patients undergoing noncardiac surgery is an independent risk factor for cardiovascular events: A systematic review and meta-analysis. Anesthesiology. 2016; 125(1): 72–91. doi: 10.1097/ALN.0000000000001132.

  15. Opdahl A., Remme E.W., Helle-Valle T. et al. Determinants of left ventricular early-diastolic lengthening velocity: independent contributions from left ventricular relaxation, restoring forces, and lengthening load. Circulation. 2009; 119(19): 2578–86. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.108.791681.

  16. Graham R.J., Gelman J.S., Donelan L. et al. Effect of preload reduction by haemodialysis on new indices of diastolic function. Clin Sci (Lond). 2003; 105(4): 499–506. doi: 10.1042/CS20030059.

  17. von Bibra H., Paulus W.J., St John Sutton M. et al. Quantification of diastolic dysfunction via the age dependence of diastolic function – impact of insulin resistance with and without type 2 diabetes. Int J Cardiol. 2015; 182: 368–74. doi: 10.1016/j.ijcard.2014.12.005.

  18. Kasner M., Westermann D., Steendijk P. et al. Utility of Doppler echocardiography and tissue Doppler imaging in the estimation of diastolic function in heart failure with normal ejection fraction: a comparative Doppler-conductance catheterization study. Circulation. 2007; 116(6): 637–47. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.106.661983.

  19. Kasner M., Westermann D., Lopez B. et al. Diastolic tissue Doppler indexes correlate with the degree of collagen expression and cross-linking in heart failure and normal ejection fraction. J Am Coll Cardiol. 2011; 57(8): 977–85. doi: 10.1016/j.jacc.2010.10.024.

  20. Shah A.M., Claggett B., Kitzman D. et al. Contemporary assessment of left ventricular diastolic function in older adults: The atherosclerosis risk in communities study. Circulation. 2017; 135(5): 426–39. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.116.024825.


About the Autors


Olga N. Dzhioeva, PhD, senior researcher of the Department of fundamental and applied obesity aspects, National Medical Research Center for Therapy and Preventive Medicine of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 101000, Moscow, 10/3 Petroverigsky Lane. Tel.: +7 (916) 614-18-21. E-mail: dzhioevaon@gmail.com. ORCID: 0000-0002-5384-3795
Oksana M. Drapkina, MD, professor, corresponding member of RAS, Director of National Medical Research Center for Therapy and Preventive Medicine of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 101000, Moscow, 10/3 Petroverigsky Lane. Tel: +7 (495) 623-86-36. E-mail: ODrapkina@gnicpm.ru. ORCID: 0000-0002-4453-8430


Бионика Медиа