Введение к работе
Актуальность темы исследования
Трансплантация сердца (ТС) – наиболее эффективный метод лечения терминальной хронической сердечной недостаточности, однако необходимо пожизненное наблюдение реципиентов центрами трансплантологии после оперативного вмешательства [Costanzo M. R. et al., 2010; Шумаков В. И. и соавт., 2006; Готье С. В., Шевченко А. О., Попцов В. Н., 2014].
Актуальность исследования обусловлена поиском, разработкой новых, неинвазивных диагностических методик, направленных на своевременное распознавание криза, улучшение качества и увеличение продолжительности жизни. Наличие артефактов, эффекта Quilty в образцах биопсии делает диагностику отторжения неоднозначной, что актуализирует проблему объективизации ЭМБ [Nair V., Butany J., 2010; Bocchi E. A. et al., 2014]. К достижениям последних 10 лет в эхокардиографии (ЭхоКГ) относится возможность количественной оценки движения и деформации миокарда с помощью методики speckle-tracking echocardiography.
Данные исследований отечественных и зарубежных ученых демонстрируют взаимосвязь между показателями деформации, механики сердца и гистологическими изменениями в биоптатах у реципиентов сердца, такими как лим-фоцитарная, нейтрофильная инфильтрации, геморрагии, отек, внутрисосуди-стое микротромбообразование, увеличение массы, миокардиальный некроз [Marciniak А. et al., 2007; Miller C. A. et al., 2013; Badano L. P. et al., 2015; Clem-mensen T. S. et al., 2015]. Тем не менее остается недоказанной диагностическая роль speckle-tracking echocardiography на стадии субклинического отторжения трансплантата.
Степень научной разработанности темы
Новая методика 2D-speckle-tracking echocardiography, в отличие от тканевой допплерографии, в меньшей степени зависит от артефактов, является уголнезависимой, позволяет оценить механику сердца и диагностировать большинство сердечно-сосудистых заболеваний на стадии субклинических из-
менений [Marwick T. H., 2009; Geyer H., 2010; Holly G., 2010; Gorcsan J., 2011; Carasso S., 2012; Алехин М. Н., 2011].
Представленные в специальной литературе результаты экспериментальных и биомедицинских исследований на человеке с помощью методики speckle-tracking echocardiography показывают взаимосвязь между клеточным отторжением и изменением радиарного систолического Strain ЛЖ RadS LV, продольного пикового систолического Strain ЛЖ GLS LV и механики сердца [Pieper G. M. et al., 2010; Eleid M. F. et al., 2010; Jing S. et al., 2011; Sato T. et al., 2011; Ambardekar A. V. et al., 2015; Mingo-Santos S. et al., 2015; Clemmensen T. S. et al., 2015]. Полезность миокардиального Strain и Strain rate в диагностике отторжения на ранней стадии активно обсуждается академическим сообществом. Недостаточно сведений также о прогностической ценности пикового продольного систолического Strain у реципиентов в отдаленном периоде после ТС, о влиянии кризов отторжения на параметры деформации и механики. Случаи несоответствия в клинической практике между клиническими проявлениями и результатами ЭМБ при отторжении сердца обусловили использование в нашей работе объективной методики – компьютерной морфометрии биоптатов и выделение расчетных параметров, определяющих степень отторжения.
Цель исследования
Дать сравнительную характеристику новых эхокардиографических и па-томорфологических предикторов отторжения сердечного трансплантата для улучшения результатов трансплантации сердца.
Задачи исследования
-
Произвести оценку клеточного инфильтрата и степени выраженности фиброза по результатам биопсии с иммуногистохимической оценкой CD3+ (Т-лимфоцитов), CD20+ (В-лимфоцитов), CD68+ (макрофагов), С4d и С3d (компонентов комплемента) и определить состав инфильтрата на разных стадиях отторжения у реципиентов сердца.
-
Провести анализ параметров трансторакальной, импульсно-волновой и тканевой допплерографии у реципиентов с последующим выделением диагностических маркеров отторжения сердечного аллографта.
-
Провести количественный анализ параметров движения миокарда с помощью методики speckle-tracking echocardiography у реципиентов сердца с последующим выделением ранних диагностических признаков отторжения сердечного трансплантата.
-
Выявить взаимосвязь между изменениями в биоптате при отторжении сердечного трансплантата и параметрами трансторакальной эхокардиографии, speckle-tracking echocardiography.
-
Разработать модель диагностики степени риска отторжения сердечного трансплантата.
Научная новизна
-
Впервые проведен компьютерный морфометрический анализ клеточного инфильтрата с оценкой CD3+ (Т-лимфоцитов), CD68+ (макрофагов), CD20+ (В-лимфоцитов) и фиброза у реципиентов сердца на разных стадиях отторжения. Определены пороговые количественные значения CD3+ (Т-лимфоцитов) и CD68+ (макрофагов) у реципиентов сердца для каждой градации отторжения сердечного трансплантата.
-
Выявлена достоверная корреляционная связь между изменениями в би-оптате и нарушением функции продольных субэндокардиальных волокон на легкой и умеренной стадии отторжения сердечного трансплантата.
-
Впервые проведен детальный количественный анализ движения миокарда с оценкой продольной, циркулярной, радиальной функций и скручивания (торсион) с определением пороговых значений параметров у реципиентов сердца и выделением ранних диагностических критериев отторжения сердечного трансплантата.
-
Впервые показана взаимосвязь между методикой speckle-tracking echocardiography и результатами эндомиокардиальной биопсии с последующим математическим прогнозированием степени риска отторжения сердечного трансплантата посредством создания искусственной нейронной сети.
Теоретическая значимость
В работе использован комплексный подход к диагностике отторжения сердечного трансплантата. Определены: гистологические изменения в биоп-5
сийном материале реципиентов сердца на каждой стадии клеточного и гуморального отторжения; влияние артефактов в образцах биопсии на степень отторжения, роль компонентов комплемента в диагностике клеточного и гуморального отторжения; влияние воспалительного клеточного инфильтрата при отторжении и выраженности фиброза в биоптатах на изменение ЭхоКГ-параметров. Применена нейросетевая технология для определения степени риска отторжения сердечного трансплантата.
Практическая значимость работы
В ходе исследования выявлено, что в клинической практике оправдано использование преимущественно продольной функции миокарда с целью оценки жизнеспособности сердечного аллографта.
Компьютерный морфометрический анализ рекомендовано использовать в тех случаях, когда имеется несоответствие между результатами эндомиокар-диальной биопсии и клиническими проявлениями, что поможет в решении вопроса о коррекции иммуносупрессивной терапии в случаях, где она необходима, и наоборот. Количественная оценка CD3+ (Т-лимфоцитов) и CD68+ (макрофагов) позволит определить степень отторжения сердечного трансплантата. Применение нейросетевой технологии на основе результатов методики speckle-tracking echocardiography даст возможность оценить степень риска отторжения сердечного трансплантата. Методика speckle-tracking echocardiography позволит заменить ЭМБ при стабильно отрицательных результатах биопсии, отсутствии возможности выполнять ЭМБ в случае тромбоза внутренней яремной вены, при динамическом наблюдении отторжения.
Методология и методы исследования
Методологическую основу диссертационной работы составили научные труды отечественных и зарубежных авторов, в которых представлены неинва-зивные методы лучевой диагностики, морфологические методы и предикторы, выявляемые с их помощью на ранней стадии отторжения сердечного трансплантата.
Положения, выносимые на защиту
-
Количественные характеристики CD3+ (Т-лимфоцитов) и CD68+ (макрофагов) позволяют определять каждую степень отторжения сердечного трансплантата в соответствии с классификацией ISHLT.
-
Легкая стадия отторжения сердечного трансплантата характеризуется низкой прогностической оценкой параметров трансторакальной, импульсно-волновой и тканевой допплерографии.
-
При отторжении сердечного трансплантата снижение пикового продольного систолического Strain является доклиническим маркером нарушения функции субэндокардиальных продольных волокон.
-
На стадии легкого и умеренного отторжения сердечного трансплантата наблюдается достоверная отрицательная корреляционная связь между гистологическими изменениями в биоптате и изменением продольного пикового систолического Strain.
-
Определение степени риска отторжения сердечного трансплантата посредством искусственной нейронной сети способствует классифицированию реципиентов и прогнозированию степени отторжения в соответствии с результатами эндомиокардиальной биопсии.
Степень достоверности результатов
О достоверности результатов диссертационного исследования свидетельствуют достаточная выборка больных (161 реципиент сердечного трансплантата, все вошли в проспективную часть работы), дизайн исследования, адекватный поставленным задачам, применение общепринятых методов исследования (клинического, эндомиокардиальной биопсии с исследованием с помощью световой микроскопии и иммуногистохимии, компьютерного морфометрического анализа, трансторакальной эхокардиографии, методики speckle-tracking echo-cardiography), корректное применение статистических критериев.
Апробация материалов диссертации
Концептуальные положения исследования докладывались и обсуждались на XVIII ежегодной сессии Научного центра сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева с Всероссийской конференцией молодых ученых (Москва, 2014),
научно-практической конференции «Основы трансплантации сердца» (Красно
дар, 2015), III съезде врачей лучевой диагностики Юга России (Краснодар,
2015), VIII Всероссийском съезде кардиологов (Москва, 2016), V съезде специ
алистов ультразвуковой диагностики Юга России (Геленджик, 2016), Конгрессе
Европейского общества кардиологов (ESC) (Рим, Италия, 2016),
XXXVII Международной конференции Международного общества трансплантации сердца и легких (ISHLT) (Сан-Диего, США, 2017).
Публикации
По результатам диссертационного исследования опубликовано
10 печатных работ, из них 3 – в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендуемых ВАК РФ для опубликования материалов докторских и кандидатских диссертаций.
Объем и структура диссертации