Ежегодно около 50 000 человек в США испытывают кардиогенный шок — опасное для жизни состояние, обычно вызываемое тяжелым сердечным приступом, при котором сердце не может перекачивать достаточно крови для нужд организма.
Многие из этих пациентов в конечном итоге получают помощь от механического насоса, который может временно помочь сердцу перекачивать кровь, пока оно не восстановится достаточно, чтобы функционировать самостоятельно. Однако почти у половины таких пациентов дополнительная помощь приводит к дисбалансу между левым и правым желудочками, что может представлять опасность для пациента.
В новом исследовании исследователи Массачусетского технологического института выяснили, почему возникает этот дисбаланс, и определили факторы, которые делают его более вероятным. Они также разработали тест, который врачи могут использовать, чтобы определить, возникнет ли эта дисфункция у конкретного пациента, что может дать врачам больше уверенности при принятии решения о том, следует ли использовать эти помпы, известные как желудочковые вспомогательные устройства (VAD).
«Поскольку мы улучшаем механистическое понимание того, как эти технологии взаимодействуют с естественной физиологией, мы можем улучшить полезность устройств. И если у нас будет больше алгоритмов и руководств, основанных на показателях, это облегчит использование для врачей. Это улучшит результаты для этих пациентов. и расширить использование этих устройств», — говорит Кимберли Ламберти, аспирантка Массачусетского технологического института и ведущий автор исследования.
Элазер Эдельман, профессор медицинской инженерии и науки Эдварда Дж. Пойтраса и директор Института медицинской инженерии и науки Массачусетского технологического института (IMES), является старшим автором статьи, которая сегодня опубликована в журнале Science Translational Medicine . Стивен Келлер, доцент кафедры медицины Медицинской школы Джонса Хопкинса, также является автором статьи.
Эдельман отмечает, что «прелесть этого исследования заключается в том, что оно использует патофизиологические знания и продвинутый компьютерный анализ, чтобы предоставить клиницистам простые рекомендации относительно того, как бороться с бурным ростом использования этих ценных механических устройств. Мы все чаще используем эти устройства у наших самых больных пациентов и пациентов. теперь у нас есть более эффективные стратегии оптимизации их полезности».
Дисбаланс в сердце
Для лечения пациентов, испытывающих кардиогенный шок , чрескожный VAD можно вводить через артерии до тех пор, пока он не окажется напротив аортального клапана, где он помогает перекачивать кровь из левого желудочка . Левый желудочек отвечает за перекачку крови к большинству органов тела, а правый желудочек перекачивает кровь в легкие.
В большинстве случаев устройство можно снять примерно через неделю, когда сердце сможет качать кровь самостоятельно. Хотя устройства эффективны для многих пациентов, у некоторых людей устройства могут нарушать координацию и баланс между правым и левым желудочками, которые сокращаются и расслабляются синхронно. Исследования показали, что это нарушение происходит у 43% пациентов, получающих VAD.
«Левый и правый желудочки тесно связаны, поэтому, поскольку устройство нарушает поток через систему, это может демаскировать или вызвать правожелудочковую недостаточность у многих пациентов», — говорит Ламберти. «Во всем мире хорошо известно, что это вызывает беспокойство, но механизм, вызывающий это, неясен, и существуют ограниченные показатели, позволяющие предсказать, какие пациенты испытают это».
В этом исследовании исследователи хотели выяснить, почему происходит этот сбой, и найти способ помочь врачам предсказать, произойдет ли это с конкретным пациентом. Если бы врачи знали, что правое сердце также нуждается в поддержке, они могли бы имплантировать еще один VAD, чтобы помочь правому желудочку.
«С помощью этого исследования мы пытались предсказать любые проблемы на более ранних этапах лечения пациента, чтобы можно было принять меры до того, как будет достигнута крайняя степень неудачи», — говорит Ламберти.
Для этого исследователи изучили устройства на модели сердечной недостаточности у животных. VAD был имплантирован в левый желудочек каждого животного, и исследователи проанализировали несколько различных показателей функции сердца по мере увеличения и уменьшения скорости накачки устройства.
Исследователи обнаружили, что наиболее важным фактором в том, как правый желудочек отреагировал на имплантацию VAD, было то, насколько хорошо легочная сосудистая система — сеть сосудов, по которым кровь течет между сердцем и легкими, — адаптировалась к изменениям объема и кровотока, вызванным VAD. .
Эта система лучше всего справлялась с этим дополнительным потоком, если могла регулировать свое сопротивление (замедление постоянного тока крови по сосудам) и податливость (замедление больших импульсов объема крови в сосуды).
«Мы обнаружили, что в здоровом состоянии податливость и сопротивление могут меняться довольно быстро, чтобы приспособиться к изменениям объема, вызванным устройством. Но при прогрессировании заболевания эта способность к адаптации снижается», — говорит Ламберти.
Динамический тест
Исследователи также показали, что измерение податливости легочных сосудов и их адаптивности может предложить способ предсказать, как пациент отреагирует на помощь левому желудочку. Используя набор данных восьми пациентов, получивших левый VAD, исследователи обнаружили, что эти измерения коррелируют с состоянием правых отделов сердца, таким образом предсказывая, насколько хорошо пациенты адаптировались к устройству, подтверждая результаты исследования на животных.
Чтобы провести этот тест, врачам необходимо будет имплантировать устройство как обычно, а затем увеличить скорость, измеряя податливость легочно-сосудистой системы. Исследователи определили показатель, который может оценить это соответствие, используя только сам VAD и катетер легочной артерии, который обычно имплантируется этим пациентам.
«Мы создали этот способ для динамического тестирования системы, одновременно поддерживая поддержку сердца», — говорит Ламберти. «Как только устройство будет запущено, можно будет провести этот быстрый тест, который проинформирует врачей о том, может ли пациенту потребоваться поддержка правых отделов сердца».
Теперь исследователи надеются расширить эти результаты с помощью дополнительных исследований на животных и продолжить сотрудничество с производителями этих устройств в будущем в надежде провести клинические исследования, чтобы оценить, предоставит ли этот тест информацию, которая будет ценна для врачей.
«В настоящее время для прогнозирования переносимости устройств используется мало показателей. Выбор устройств и принятие решений чаще всего основаны на экспериментальных данных врачей каждого учреждения. Надеемся, что это понимание позволит врачам определить, какие пациенты будут непереносимы к ним. поддержка устройств и предоставление рекомендаций о том, как лучше всего лечить каждого пациента в зависимости от состояния правых отделов сердца», — говорит Ламберти.
