Оценка результатов операции при врожденных пороках сердца путем цифровой идентификации варианта переполнения русла легочной артерии

Темпы оказания кардиохирургической помощи по поводу врожденных пороков сердца в России увеличиваются с каждым годом. [Л.Е.Бокерия, Р. Г. Гудкова (2002Г)]1. В 1999 г. было выполнено 6064, 2000 г. — 6511, 2001 -7345, 2002 — 7934 операций. ВПС с переполнением легочного артериального русла — наиболее распространены среди всех ВПС, и по их поводу выполняется наибольшее количество операций.

В связи с большим количеством операций по поводу ВПС врачи в практическом здравоохранении сталкиваются с проблемой качественного обследования прооперированных пациентов. Оценка эффективности выполненной оперативной коррекции является обязательной в клинической практике для правильного ведения оперированных больных. В связи с этим, возникает необходимость совершенствования существующих диагностических методов для решения этой задачи. При этом предпочтение отдается наиболее безопасным и диагностически точным методам.

В практическом здравоохранении применяется комплексная клинико-функциональная оценка результатов операций по поводу ВПС. Только на основании такого комплекса исследований можно определить характер и последовательность обратного развития наиболее значимых симптомов ВПС после хирургического лечения. Лучевые методы для решения этих задач являются необходимым составляющим. Из существующих лучевых методов диагностики для оценки эффективности выполненной операции применяются: рентгенография, компьютерная рентгеновская и магнитно-резонансная томография.

В подавляющем большинстве случаев применяется рентгенографическое обследование, поскольку простота, доступность и информативность.

1 Бокерия, J1.A. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения/ Л. А. Бокерия, Р.Г.Гудкова// Москва. Издательство НЦССХ им. А. Н. Бакулева РАМН. 2002. рентгенографии органов грудной клетки пациентов с ВПС делают этот метод незаменимым в выявлении изменений МКК в кардиохирургической клинике. Рентгенологическое исследование применяется для оценки легочного рисунка, конфигурации и размеров сердца.

Одной из актуальных проблем современной медицины и, в частности, кардиохирургии, является объективизация интерпретации получаемых в результате различных видов обследования данных, исключение роли «человеческого фактора», возможность унификации полученных данных, как в периферийных, так и в ведущих медицинских центрах. В современной медицине все большее развитие получают методики, основанные на принципах доказательной медицины [75,120]. Такой перевод термина «evidence-basedmedicine», введенного в McMaster University, Канада в 90 гг., наиболее распространен в России.

Доказательная медицина — это не новая наука, скорее ее можно рассматривать как новый подход, направление или технологию сбора, анализа, обобщения и интерпретации научной информации. Ее принципы применимы к любой области медицинской науки. В частности, к диагностическим методикам. Их особенностями являются: объективностьвозможность получения ключевой информации в объеме, достаточном для принятия оптимального решения.

Несмотря на приоритет эхокардиографического исследования в диагностике сердечно-сосудистых заболеваний, неинвазивная оценка состояния гемодинамики МКК возможна только при рентгенологическом обследовании. При этом очевидно, предпочтительна оценка легочного сосудистого рисунка, выраженная в терминах доказательной медицины.

Существуют единичные научные работы, исследующие эту проблему [73,91,117]. Но разработанные к настоящему времени методики объективной (количественной) оценки изменений MICK не вполне удовлетворяют требованиям кардиохирургии, поскольку достаточно трудоемки, основаны главным образом на анализе традиционных (пленочных) рентгенограмм и далеко не всегда позволяют объективно оценить эффект выполненной операции. В связи с этим, в кардиохирургической клинике существует потребность в новых диагностических методиках основанных на современных технологиях.

Наибольший практический интерес представляют цифровые технологии получения рентгеновского изображения, имеющие много преимуществ [48,49].

Главный рентгенолог Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации Л. М. Портной в докладе о современных проблемах рентгенологической службы практического здравоохранения [105] подчеркивает, что одним из приоритетных направлений развития лучевой диагностики должно быть развитие цифровой рентгенографии и внедрение новых компьютерных технологий, при этом он однозначно отмечает о взятом курсе руководства здравоохранения России на активное внедрение цифровой рентгенографии в практическое здравоохранение.

В настоящее время не в полной мере изучены возможности цифровой рентгенографии в объективной диагностике изменений MICK при ВПС с переполнением русла легочной артерии, и совсем не отражен их диагностический потенциал в оценке непосредственного эффекта операции.

Компьютерные технологии помогают очень быстро и с большой точностью анализировать любые количественные данные. В частности, все большее распространение получает современная компьютерная программа Data Mining. С помощью этой программы возможно создание автоматизированной диагностической системы с высокой скоростью проведения диагностики одновременно у большого числа пациентов, постоянным самообучением «виртуального диагноста», возможность ее использования в дистантных технологиях [76,82,83,99,101].

Актуальность темы

исследования. Разработка нового диагностического направления, сочетающего современные цифровые и компьютерные технологии, является одним из путей, позволяющим расширить арсенал диагностических методик в кардиохирургической практике, а также объективизировать результаты обследования пациентов. Особенностью такого метода диагностики является автоматизированость, исключение фактора «человеческих ошибок», возможность применения в дистантных технологиях и скриннинговых исследованиях. Таким способом возможно создание диагностической системы, использующей доступный и скоростной неинвазивный метод оценки МКК для получения ключевой информации в объеме, достаточном для принятия оптимального решения кардиохирургом или кардиологом. Для кардиохирургической клиники это представляет интерес не только с точки зрения исследования ' «' • фундаментальной проблемы обратимости вторичных изменений в легких, вызванных воздействиями имеющегося порока сердца, компенсаторных и паракомпенсаторных процессов в динамике, но важно и с практической точки зрения: в качестве способа объективной оценки эффективности выполненной операции.. л Разработанный нами новый диагностический метод для кардиологов и кардиохирургов делает возможным в автоматическом режиме осуществлять идентификацию анатомо-гемодинамических вариантов отклонений от условной нормы, а также описать «типичное течение» послеоперационного периода для врожденных пороков сердца с переполнением русла легочной артерии.

В российских и зарубежных доступных нам источниках аналогов представляемого научного исследования мы не обнаружили.

Цель исследования. Разработать метод оценки результатов операции у пациентов с врожденными пороками сердца, основанный на идентификации типа легочного артериального кровенаполнения с использованием цифровой рентгенографии. Задачи:

1. Разработать методику стандартизованного измерения оптической плотности рентгено-топографических участков правого легочного поля на цифровых рентгенограммах, адаптированную к аппарату Новорент.

2. Определить участки правого легочного поля, наиболее информативные i — ¦ ¦, для дифференциальной диагностики типа легочного артериального кровенаполнения.

3. Изучить клинические факторы, влияющие на оптическую плотность легочной ткани и на этой основе получить паттерны оптических плотностей легочной ткани в виде SQLзапроса (далее паттерны) для идентификации типов легочного артериального кровенаполнения «НОРМОВОЛЕМИЯ», «ГИ '' ПЕРВОЛЕМИЯ», «ГИПЕРТЕНЗИЯ».

4. Изучить динамику паттернов в раннем послеоперационном периоде в зависимости от предоперационного типа легочного артериального кровенаполнения и на этой базе создать новую систему оценки эффективности выполненной операции.

5. На основе паттернов разработать принципиально новую систему предоперационного «цифрового» прогнозирования течения раннего послеоперационного периода у пациентов ВПС с переполнением легочного артериального русла и «классическим методом» оценить ее прогностическую значимость.

Научная новизна и практическая значимость: 1. Впервые создана методика стандартизации цифровых рентгенограмм.

2.Предложена модификация схемы деления правого легочного поля (Л.С.Розенштрауха и соавт, 1987), позволяющая структурировать цифровую информацию об оптической плотности участков правого легочного поля.

3.Впервые предложена авторская методика оценки результата кардиохирур-гической операции по динамике оптической плотности определенных участков правого легочного поля.

4.Впервые разработана принципиально новая система предоперационного прогнозирования течения раршего послеоперационного периода у пациентов ВПС с переполнением русла легочной артерии.

5.Впервые в отечественной научной кардиорентгенологической методологии для научного анализа применен Data Mining, а сама методология работы построена на получении и сравнении паттернов.

Апробация результатов диссертационной работы. Основные положения, выводы и практические рекомендации доложены VIII ежегодной сессии НЦССХ им. А. Н. Бакулева РАМН (Москва, 2004), заседании кафедры лучевой диагностики Новосибирской государственной медицинской академии, заседании Новосибирского городского общества рентгенологов. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, из них: статей в центральной печати — 4.

Основные полоэ/сения диссертации, выносимые via публичную защиту: 1. Паттерны являются эффективным инструментом автоматизированной цифровой идентификации. Их клинические применение в сочетании с сетевыми технологиями позволяет в реальном времени обследовать большое число пациентов, точно и своевременно диагностировать пороки сердца с переполнением легочного артериального русла, а также оценивать результаты выполненных операций.

2. Использование количественных показателей, получаемых в процессе интерактивной компьютерной обработки цифрового рентгеновского изображения органов грудной клетки, позволяет объективно идентифицировать состояние малого круга кровообращения как «норму» или как «патологию», а также проводить дифференциальную диагностику патологических изменений легочного рисунка при ВПС с переполнением малого круга кровообращения.

6. Применение паттернов при послеоперационном мониторинге позволяет в автоматизированном режиме получить заключение о состоянии легочного артериального русла, а по его динамике — объективно оценить результат операции.

выводы.

1. Разработанная методика стандартизованного измерения оптической плотности рентгено-топографических участков правого легочного поля на цифровых рентгенограммах, адаптированная к аппарату Новорент, позволяет указать наиболее информативные участки правого легочного поля, установленные в нашем исследовании: при «нормоволемии» — это 9-ый «не стандартизированный" — при легочной «гиперволемии» — 2-ой «стандартизированный» участки.

2. Определены ключевые клинические факторы, влияющие на динамику оптической плотности легочной ткани: возраст к моменту операции, анатомический вариант порока сердца и отношение легочного кровотока к системному.

3. Установлено, что у 77% пациентов группы ВПС с «предоперационным» паттерном «нормоволемия» ранний послеоперационный период был не осложненным.

4. У пациентов ВПС с предоперационным паттерном «гиперволемия» течение раннего послеоперационного периода зависит от выраженности предоперационного переполнения легочного артериального русла. При Qp: Qs > 1,6 в раннем послеоперационном периоде не происходит «нормализации» рисунка МКК, а при Qp: Qs < 1,6 наблюдается «нормализация» легочного кровотока (р<0.05).

5. Установлено, что у большинства пациентов с паттерном «гипертензия» в раннем послеоперационном периоде сохраняются изменения в МКК, характерные для артериальной легочной гипертензии (р<0.05).

6. Установлено, что среди пациентов с сохранением паттерна «гипертензия» после операции, наиболее тяжелое течение раннего послеоперационного периода было у пациентов с длительным существованием ВПС (взрослые больные, особенно с АВК).

7. Предложена новая система оценки эффективности выполненной операции, основанная на динамике паттернов.

8. Установлено, что чувствительность и специфичность компьютерных диагностических тестов, основанных на полученных паттернах составила: для паттерна «нормоволемия» — 71% и 92%, «гиперволемия» — 89% и 75%, «гипертензия» — 100% и 77% соответственно.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ I. Мониторинг.

1. Для мониторинга в раннем послеоперационном периоде целесообразно применение цифровых технологий получения цифровых рентгеновских изображений с дальнейшей обработкой и применением паттернов.

2. Система оценки эффективности выполненной операции, основанная на динамике паттернов:

• гемодинамически положительная динамика паттерна — хороший результат операции.

• отсутствие динамики «паттерна» означает удовлетворительный исход операции.

•гемодинамически отрицательная динамика паттернанеудовлетворительный результат операции. II. Прогнозирование.

1. Для прогнозирования ожидаемых результатов кардиохирургических операций целесообразно применение цифровых технологий получения рентгеновских изображений с дальнейшей обработкой и применением паттернов Data Mining.

2. Положительный тест при применении паттернов «НОРМОВОЛЕМИИ»,"ГИПЕРВОЛЕМИИ" при Qp: Qs менее 1,6 позволяет ожидать неосложненное течение раннего послеоперационного периода.

3. Положительный тест при использовании паттерна «ГИПЕРТЕНЗИИ» позволяет предполагать осложненное течение раннего послеоперационного периода. Особенно данные закономерности характерны для взрослых пациентов с АВК.