Volumetric-myocardial indices for predicting the course of the early postoperative period in patients with ischemic cardiomyopathy
AbstractBackground. The number of published studies exploring risk factors for the development of early postoperative complications predicted based on the findings of magnetic resonance imaging in patients with left ventricular dysfunction is limited.
Objective. Our study was aimed at searching for predictors of a complicated course of the postoperative period in patients with ischemic cardiomyopathy.
Patients and methods. In a total of 44 patients prior to comprehensive surgical treatment of ischemic cardiomyopathy, we analyzed volumetric and linear parameters of the left ventricular myocardium by means of contrast-enhanced cardiac magnetic resonance imaging. For prognostic purposes, we proposed volumetric-myocardial indices: the ratio of the end-diastolic volume to the viable myocardium mass (DVM) and the ratio of the end-systolic volume to the viable myocardium mass (SVM).
Results. It was found that the ratio of the end-systolic volume to the viable myocardium mass was the only independent risk factor for the development of postoperative complications and that an increase of the SVM index by one unit increased the risk of developing complications in the early postoperative period 6.68-fold.
Conclusion. The assessment of the proposed index at the preoperative stage may contribute to optimization of selection of patients for surgery.
Keywords: contrast-enhanced cardiac MRI; ischemic cardiomyopathy; coronary artery bypass grafting, surgical reconstruction of the left ventricle; prediction of complications
Funding. The study had no financial support.
Conflict of interest. The authors declare no conflicts of interest.
Authors’ contribution. Study conception and design – Shelkovnikova T.A., Usov V.Yu.; data collection and handling – Shelkovnikova T.A., Andreev S.L., Zavadovskiy K.V., Maksimova A.S.; statistical processing – Shelkovnikova T.A., Andreev S.L., Usov V.Yu.; draft manuscript preparation – Shelkovnikova T.A., Usov V.Yu.; manuscript revision – Shelkovnikova T.A., Andreev S.L., Usov V.Yu.
For citation: Shelkovnikova T.A., Andreev S.L., Zavadovskiy K.V., Maksimova A.S., Usov V.Yu. Volumetric-myocardial indices for predicting the course of the early postoperative period in patients with ischemic cardiomyopathy. Angiology and Vascular Surgery. 2022; 29 (1): 42–9. DOI: https://doi.org/10.33029/1027-6661-2023-29-1-42-49 (in Russian)
References
1. Scott S.M., Deupree R.H., Sharma G.V., Luchi R.J. A study of unstable angina: 10-year results show duration of surgical advantage for patients with impaired ejection fraction. Circulation. 1994; 90 (5 Pt 2): II120–3.
2. Sheriff M.J., Mouline O., Hsu C., et al. Cardiac Magnetic Resonance Imaging Predictors of Short-Term Outcomes after High Risk Coronary Surgery. Heart, Lung and Circulation. 2016; 25 (6): 613–619. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hlc.2015.11.011
3. Shelkovnikova T.A., Mordovin V.F., Kozlov B.N. Clinical and functional state of patients at various times after surgical myocardial revascularization. Siberian Medical Journal (Tomsk). 2007; 1: 115–117. (in Russian)
4. Society of Thoracic Surgeons National Adult Cardiac Database: SpringReport 2007. Duke Clinical Research Institute, Durham, NC. 2007.
5. Filsoufi F., Rahmanian P.B., Castillo J.G., et al. Excellent results of contemporary coronary artery bypass grafting with systematic application of modern perioperative strategies. Heart Surgery Forum. 2007; 10 (5): E349–E356. DOI: https://doi.org/10.1532/HSF98.20071067
6. Gaudino M., Glieca F., Alessandrini F., et al. High risk coronary artery bypass patient: incidence, surgical strategies, and results. Annals of Thoracic Surgery. 2004; 77 (2): 574–579. DOI: https://doi.org/10.1016/S0003-4975(03)01534-0
7. Kim R.J., Wu E., Rafael A., et al. The use of contrast-enhanced magnetic resonance imaging to identify reversible myocardial dysfunction. New England Journal of Medicine. 2000; 343 (20): 1445–1453. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJM200011163432003
8. Beek A.M., Kühl H.P., Bondarenko O., et al. Delayed contrast-enhanced magnetic resonance imaging for the prediction of regional functional improvement after acute myocardial infarction. Journal of the American College of Cardiology. 2003; 42 (5): 895–901. DOI: https://doi.org/10.1016/s0735-1097(03)00835-0
9. Selvanayagam J.B., Kardos A., Francis J.M., et al. Value of delayed-enhancement cardiovascular magnetic resonance imaging in predicting myocardial viability after surgical revascularization. Circulation. 2004; 110 (12): 1535–1541. DOI: https://doi.org/10.1161/01.CIR.0000142045.22628.74
10. Mandegar M.H., Yousefnia M.A., Roshanali F., et al. Interaction between two predictors of functional outcome after revascularization in ischemic cardiomyopathy: left ventricular volume and amount of viable myocardium. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2008; 136 (4): 930–936. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2007.11.061
11. Buckberg G., Athanasuleas C., Conte J. Surgical ventricular restoration for the treatment of heart failure. Nature Reviews Cardiology. 2012; 9 (12): 703–716. DOI: https://doi.org/10.1038/nrcardio.2012.143
12. Felker G.M., Shaw L.K., O’Connor C.M. A standardized definition of ischemic cardiomyopathy for use in clinical research. Journal of the American College of Cardiology. 2002; 39 (2): 210–218. DOI: https://doi.org/10.1016/s0735-1097(01)01738-7
13. Bolognese L., Neskovic A.N., Parodi G., et al. Left ventricular remodeling after primary coronary angioplasty: patterns of left ventricular dilation and long-term prognostic implications. Circulation. 2002; 106 (18): 2351–2357. DOI: https://doi.org/10.1161/01.cir.0000036014.90197.fa
14. Gaudron P., Eilles C., Kugler I., Ertl G. Progressive left ventricular dysfunction and remodelling after myocardial infarction. Potential mechanisms and early predictors. Circulation. 1993; 87 (3): 755–763. DOI: https://doi.org/10.1161/01.cir.87.3.755
15. Klein M.D., Herman M.V., Gorlin R. A hemodynamic study of left ventricular aneurysm. Circulation. 1967; 35 (4): 614–630. DOI: https://doi.org/10.1161/01.cir.35.4.614
16. Mann D.L., Bristow M.R. Mechanisms and models in heart failure: the biomechanical model and beyond. Circulation. 2005; 111 (21): 2837–2849. DOI: https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.104.500546
17. Shipulin V.M., Andreev S.L., Pryakhin A.S., et al. Stress methods in assessment of risk of early postoperative complications in patients with ischemic cardiomyopathy. Kardiologiya i Serdechno-Sosudistaya Khirurgiya. 2020; 13 (6): 502–509. DOI: https://doi.org/10.17116/kardio202013061502 (in Russian)
18. Volkov V.P. On the morphology of ischemic cardiomyopathy: information analysis. Innovations in science. 2016; 53 (1): 51–59. (in Russian)
19. Eitzman D., Aouar Z., Kanter H.L., et al. Clinical outcome of patients with advanced coronary artery disease after viability studies with positron emission tomography. Journal of the American College of Cardiology. 1992; 20 (3): 559–565. DOI: https://doi.org/10.1161/10.1016/0735-1097(92)90008-b
20. Allman K.C., Shaw L.J., Hachamovitch R., Udelson J.E. Myocardial viability testing and impact of revascularization on prognosis in patients with coronary artery disease and left ventricular dysfunction: a meta-analysis. Journal of the American College of Cardiology. 2002; 39 (7): 1151–1158. DOI: https://doi.org/10.1016/s0735-1097(02)01726-6
21. Bourque J.M., Hasselblad V., Velazquez E.J., et al. Revascularization in patients with coronary artery disease, left ventricular dysfunction, and viability: a meta-analysis. American Heart Journal. 2003; 146: 621–627.
22. Bogunetsky A.A., Aleksandrova E.A., Usov V.Yu., Shipulin V.M. Delayed Enhancement Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging: the Role of Assessment of Contractile Function and Myocardial Viability of the Left Ventricle in Predicting Postoperative Dynamics in Patients with Ischemic Cardiomyopathy. Medical Visualization. 2014; 4: 99–106. (in Russian)
23. Pryakhin A.S., Shipulin V.M., Andreev S.L., et al. Preoperative contrast-enhanced magnetic resonance imaging in ischemic cardiomyopathy patients undergoing surgical left ventricular reconstruction. The Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2020; 35 (2): 131–139. DOI: https://doi.org/10.29001/2073-8552-2020-35-2-131-139 (in Russian)
Ремоделирование на фоне хронической гипоперфузии и кардиосклеротических изменений после перенесенного ИМ ЛЖ было определено у всех обследованных нами пациентов (на это указывает увеличение значений КДО, КСО, КСИ, ИС, данные постконтрастных изображений сердца). Полученные результаты подтверждают роль ремоделирования ЛЖ [13], развившегося на фоне аномальных структурных изменений миоцитов у пациентов с ИКМП и препятствующих функциональному восстановлению сердца в ранние сроки после проведенного хирургического вмешательства. Фактически полученные нами данные являются прямым отражением МР-томографической фиксации момента перехода механизма Франка-Старлинга из продуктивной компенсационной фазы в фазу декомпенсации с прогрессирующим снижением сократительной способности сердца [7].
Исследования, проводимые с начала 2000-х годов с использованием данных МРТ, свидетельствовали о влиянии и массе жизнеспособного миокарда на показатели выживаемости после проведенной реваскуляризации у пациентов с ИБС [19-21]. Правда, результаты наиболее крупного исследования STICH были неоднозначны, что и привело к дальнейшему обсуждению роли данного показателя.
А.А. Богунецкий, В.Ю. Усов и В.М. Шипулин сообщали, что информация лишь о жизнеспособности миокарда может являться недостаточной для определения функционального состояния ЛЖ [22]. Роль предоперационного увеличения КДИ и остаточной массы жизнеспособного миокарда, как предиктора осложненного послеоперационного периода у пациентов с ИКМП после КШ обнаружена и в опубликованном исследовании А.С. Пряхина, В.М. Шипулина, С.Л. Андреева [23]
Полученные нами данные согласуются с результатами других исследований, а предложенный объединенный анализ объемных показателей сердца и массы жизнеспособного миокарда с получением объемно-миокардиального индекса повышает достоверность прогноза послеоперационного течения ИКМП.
Заключение
МРТ сердца с контрастированием является значимым методом прогноза и определения предоперационных факторов риска развития ранних послеоперационных осложнений после коронарного шунтирования и хирургической реконструкции ЛЖ у пациентов с ИКМП. Объемномиокардиальные индексы, рассчитанные с помощью МРТ с парамагнитным контрастным усилением, становятся предикторами осложненного течения раннего послеоперационного периода у пациентов с ИКМП. Оценка предложенных индексов на дооперационном этапе может способствовать оптимизации отбора пациентов на операцию. Безусловно, исследуемые показатели требуют расширенного изучения на выборках большего объема.
Ограничения. Ограничением проведенного исследования является малый объем выборки пациентов. Тем не менее были выявлены статистически значимые различия между группами с осложненным и неосложненным послеоперационным периодом. К недостаткам данной работы можно отнести ретроспективный одноцентровый характер исследования.
Литература
1. Scott S.M., Deupree R.H., Sharma G.V., Luchi R.J. A study of unstable angina: 10-year results show duration of surgical advantage for patients with impaired ejection fraction. Circulation. 1994; 90 (5 Pt 2): II120-3.
2. Sheriff M.J., Mouline O., Hsu C., et al. Cardiac Magnetic Resonance Imaging Predictors of Short-Term Outcomes after High Risk Coronary Surgery. Heart, Lung and Circulation. 2016; 25 (6): 613-619. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hlc.2015.11.011
3. Шелковникова Т.А., Мордовин В.Ф., Козлов Б.Н. Клинико-функциональное состояние пациентов в различные сроки после хирургической реваскуляризации миокарда. Сибирский медицинский журнал (Томск). 2007; 1: 115-117.
4. Society of Thoracic Surgeons National Adult Cardiac Database: SpringReport 2007. Duke Clinical Research Institute, Durham, NC. 2007.
5. Filsoufi F., Rahmanian P.B., Castillo J.G., et al. Excellent results of contemporary coronary artery bypass grafting with systematic application of modern perioperative strategies. Heart Surgery Forum. 2007; 10 (5): E349-E356. DOI: https://doi.org/10.1532/HSF98.20071067
6. Gaudino M., Glieca F., Alessandrini F., et al. High risk coronary artery bypass patient: incidence, surgical strategies, and results. Annals of Thoracic Surgery. 2004; 77 (2): 574-579. DOI: https://doi.org/10.1016/S0003-4975(03)01534-0
7. Kim R.J., Wu E., Rafael A., et al. The use of contrast-enhanced magnetic resonance imaging to identify reversible myocardial dysfunction. New England Journal of Medicine. 2000; 343 (20): 1445-1453. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJM200011163432003
8. Beek A.M., Kühl H.P., Bondarenko O., et al. Delayed contrast-enhanced magnetic resonance imaging for the prediction of regional functional improvement after acute myocardial infarction. Journal of the American College of Cardiology. 2003; 42 (5): 895-901. DOI: https://doi.org/10.1016/s0735-1097(03)00835-0
9. Selvanayagam J.B., Kardos A., Francis J.M., et al. Value of delayed-enhancement cardiovascular magnetic resonance imaging in predicting myocardial viability after surgical revascularization. Circulation. 2004; 110 (12): 1535-1541. DOI: https://doi.org/10.1161/01.CIR.0000142045.22628.74
10. Mandegar M.H., Yousefnia M.A., Roshanali F., et al. Interaction between two predictors of functional outcome after revascularization in ischemic cardiomyopathy: left ventricular volume and amount of viable myocardium. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2008; 136 (4): 930-936. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2007.11.061
11. Buckberg G., Athanasuleas C., Conte J. Surgical ventricular restoration for the treatment of heart failure. Nature Reviews Cardiology. 2012; 9 (12): 703-716. DOI: https://doi.org/10.1038/nrcardio.2012.143
12. Felker G.M., Shaw L.K., O’Connor C.M. A standardized definition of ischemic cardiomyopathy for use in clinical research. Journal of the American College of Cardiology. 2002; 39 (2): 210-218. DOI: https://doi.org/10.1016/s0735-1097(01)01738-7
13. Bolognese L., Neskovic A.N., Parodi G., et al. Left ventricular remodeling after primary coronary angioplasty: patterns of left ventricular dilation and long-term prognostic implications. Circulation. 2002; 106 (18): 2351-2357. DOI: https://doi.org/10.1161/01.cir.0000036014.90197.fa
14. Gaudron P., Eilles C., Kugler I., Ertl G. Progressive left ventricular dysfunction and remodelling after myocardial infarction. Potential mechanisms and early predictors. Circulation. 1993; 87 (3): 755-763. DOI: https://doi.org/10.1161/01.cir.87.3.755
15. Klein M.D., Herman M.V., Gorlin R. A hemodynamic study of left ventricular aneurysm. Circulation. 1967; 35 (4): 614-630. DOI: https://doi.org/10.1161/01.cir.35.4.614
16. Mann D.L., Bristow M.R. Mechanisms and models in heart failure: the biomechanical model and beyond. Circulation. 2005; 111 (21): 2837-2849. DOI: https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.104.500546
17. Шипулин В.М., Андреев С.Л., Пряхин А.С. и др. Значение стресс-методов в оценке риска ранних послеоперационных осложнений у пациентов с ишемической кардиомиопатией. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2020; 13 (6): 502-509. DOI: https://doi.org/10.17116/kardio202013061502
18. Волков В.П. К морфологии ишемической кардиомиопатии: информационный анализ. Инновации в науке. 2016; 53 (1): 51-59.
19. Eitzman D., Aouar Z., Kanter H.L., et al. Clinical outcome of patients with advanced coronary artery disease after viability studies with positron emission tomography. Journal of the American College of Cardiology. 1992; 20 (3): 559-565. DOI: https://doi.org/10.1161/10.1016/0735-1097(92)90008-b
20. Allman K.C., Shaw L.J., Hachamovitch R., Udelson J.E. Myocardial viability testing and impact of revascularization on prognosis in patients with coronary artery disease and left ventricular dysfunction: a meta-analysis. Journal of the American College of Cardiology. 2002; 39 (7): 1151-1158. DOI: https://doi.org/10.1016/s0735-1097(02)01726-6
21. Bourque J.M., Hasselblad V., Velazquez E.J., et al. Revascularization in patients with coronary artery disease, left ventricular dysfunction, and viability: a meta-analysis. American Heart Journal. 2003; 146: 621-627.
22. Богунецкий А.А., Александрова Е.А., Усов В.Ю., Шипулин В.М. МРТ сердца с контрастным усилением: роль оценки показателей сократительной функции и доли жизнеспособного миокарда левого желудочка в прогнозировании послеоперационной динамики у больных с ишемической кардиомиопатией. Медицинская визуализация. 2014; 4: 99-106.
23. Пряхин А.С., Шипулин В.М., Андреев С.Л. Предоперационное применение контрастной магнитно-резонансной томографии сердца у пациентов с ишемической кардиомиопатией, подвергнутых хирургической реконструкции левого желудочка. Сибирский медицинский журнал. 2020; 35 (2): 131-139. DOI: https://doi.org/10.29001/2073-8552-2020-35-2-131-139
All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)
п?? GEOTAR-Media Publishing Group. The use of textual and illustrative content from this publication for the training of any artificial intelligence systems п?? including machine learning models and neural networks п?? is strictly prohibited without the prior written consent of the copyright holder.