Heart rate variability as an indicator of the condition of patients with severe burn injury.

Abstract

The results of the study of spectral parameters of heart rate variability in patients with burn disease and their dependence on the severity of the burn are presented. It is shown that with a burn injury, the wave structure of the heart rate and the total power of the spectrum are suppressed. The degree of oppression depends on the severity of the burn injury. A correlation was found between the severity index of the state and the values of the power of the spectrum in the low and high frequency ranges and the total power of the spectrum of the heart rate variability. It was shown that heart rate variability has a predictive value due to the correlation between the adverse outcome and the heart rate variability indices when entering the hospital. A mathematical model is proposed for estimating the severity of a condition burned with the definition of the probability of a lethal outcome.

Full Text

Ожоговая болезнь является одной из важных проблем здравоохранения. По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно от ожоговой травмы гибнет более 265 тыс. человек [2]. Несмотря на то что патогенез заболевания известен, в оценке тяжести состояния больных отдельные вопросы остаются недостаточно изученными. В частности, это относится к состоянию регуляторных систем организма у пациентов с ожогами, данные о которых сравнительно немногочисленны и достаточно противоречивы [1, 5, 9]. Актуальным остается поиск дополнительных критериев оценки тяжести состояния и прогноза у обожженных. Цель исследования Усовершенствовать способ оценки вероятности летального исхода у пациентов с ожоговой болезнью на основе оценки показателей вариабельности сердечного ритма. Материал и методы Обследовано 64 пациента (47 мужчин и 17 женщин) в возрасте 21-65 лет (средний - 44,2±1,8 года), поступивших в клинику термических поражений Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова и в отделение реанимации и интенсивной терапии ожогового центра Санкт-Петербургского НИИ скорой помощи им. И.И.Джанелидзе в период 2012-2015 гг. Критериями включения в исследование явились: наличие поверхностных ожогов более 15% или глубоких более 10% площади тела либо сочетание глубоких и поверхностных ожогов при общей площади более 15% поверхности тела. Тяжесть ожоговой травмы определялась по индексу тяжести состояния (ИТС), который включает в себя оценку площади глубокого или поверхностного ожога, возраст, степень ингаляционной травмы и вычисляется по координатным сеткам [3]. Значения ИТС варьировали от 0,02 до 1 ед. При значении ИТС=1 ед. состояние пациента оценивается как критическое, ориентировочная вероятность летального исхода пациента равна 100%, т. е. ИТС соответствует вероятности летального исхода у больного. Пациенты исключались из исследования при наличии значимой сопутствующей патологии, такой как врожденные генетические заболевания с эндокринными нарушениями, заболевания сердечно-сосудистой системы (перенесенный инфаркт миокарда, нарушение ритма и проводимости сердца), заболевания эндокринной системы, заболевания почек (тяжелая почечная недостаточность). Общая характеристика больных приведена в табл. 1. На больных, соответствовавших критериям включения, заводилась формализованная карта, где фиксировались паспортные данные, диагноз при поступлении, окончательный диагноз, исход, длительность дожития или время пребывания в стационаре, время получения травмы, время поступления в стационар, ИТС, степень ингаляционной травмы по данным фибробронхоскопии, данные электрокардиографии, артериальное давление по Короткову. При этом качественные показатели шифровались полуколичественно в соответствии со степенью выраженности признака. Например, такой важный признак, как исход пациента, шифровался следующим образом: «1» - неблагоприятный исход, «0» - благоприятный исход. Площадь ожоговых ран определяли с помощью правил «девяток» и «ладоней». Глубину ожоговых ран оценивали по изменениям болевой, тактильной чувствительности, сосудистой реакции. Для определения глубины поражения использовали классификацию, принятую на 27 съезде хирургов (1960). В первые 12 ч после получения травмы, а также на 6-е и 14-е сутки проводили регистрацию спектральных показателей вариабельности сердечного ритма с помощью аппарата «САКР» (спироартериокардиоритмограф, производство ООО «ИНТОКС», Санкт-Петербург). Вычислялись общая мощность спектра (TP, мс2), мощность спектра в высокочастотном (HF, мс2), низкочастотном (LF, мс2) и очень низкочастотном (VLF, мc2) диапазонах [10]. Обработку полученных данных проводили с помощью прикладных программ Microsoft Excel, Statistica for Windows 10.0 и SPSS Statistics 17.0. На основе формализованных карт формировались сводные таблицы в программе Microsoft Excel. Для исследования корреляционных связей между показателями применялся ранговый тест Спирмена, вычисляли коэффициенты корреляций (r) и уровень значимости (p), в таблицы включали коэффициенты корреляции только с уровнем значимости p<0,05. При исследовании различий между группами использовался U-критерий Манна-Уитни, при этом различия считали достоверными при уровне значимости p<0,05. Прогностическую оценку показателей проводили при помощи ROC-анализа и вычисляли чувствительность и специфичность для исследуемых показателей. Для оценки вероятности летального исхода пациентов с ожоговой травмой использовали метод бинарной логистической регрессии. Вероятность летального исхода пациента с ожоговой травмой вычислялась по формуле [4]: где P - вероятность летального исхода пациента, e - основание натурального логарифма, z - логит. Для нахождения логита решалось уравнение регрессии: Z=b0+b1X1+b2X2+…+bxXn, где b0 - константа; b1, b2, bx - коэффициенты регрессии, X1, X2, ... Xn - значения независимых переменных. Результаты и обсуждение Коэффициенты корреляции между клиническими признаками и показателями общей мощности спектра вариабельности сердечного ритма у обожженных представлены в табл. 2. На момент поступления в стационар выявлены отрицательные корреляционные связи средней силы между показателями общей мощности спектра вариабельности сердечного ритма (TP) при поступлении и ИТС, степенью ожогового шока, выполнением искусственной вентиляции легких (ИВЛ) при поступлении, степенью ингаляционной травмы, возникновением сепсиса, а также неблагоприятным исходом пациента (p<0,05). На 6-е сутки пребывания в стационаре показатели TP отрицательно коррелировали только со степенью шока и ИВЛ при поступлении. К 14-м суткам практически все корреляции с клиническими признаками ожоговой болезни исчезали, но при этом сохранялась обратная корреляционная связь средней силы с ИТС (p<0,05). Значения мощности спектра вариабельности сердечного ритма в низкочастотном диапазоне (LF) на момент поступления в стационар также демонстрировали статистически значимые отрицательные связи средней силы с ИТС, ИВЛ, выполняемой при поступлении, степенью ингаляционной травмы, возникновением сепсиса и летальным исходом (табл. 3). При этом между показателями LF в первые 12 ч и степенью ожогового шока выявлялась сильная корреляционная связь (p<0,05, r=-0,73). На 6-е сутки лечения корреляционные связи практически повторяли те, что были выявлены с показателями в первые 12 ч после ожога, за исключением корреляции с неблагоприятным исходом пациента, которая с показателями LF на 6-е сутки не проявлялась. Показатели LF на 14-е сутки пребывания пациентов в стационаре были отрицательно связаны лишь с ИТС (p<0,05). На момент поступления в стационар значения мощности спектра вариабельности сердечного ритма в высокочастотном диапазоне (HF) имели отрицательные корреляционные связи средней силы (p<0,05) с ИТС, степенью ожогового шока, выполнением ИВЛ при поступлении, степенью ингаляционной травмы, возникновением сепсиса и неблагоприятным исходом (табл. 4). К 6-м суткам значения HF оказались связанными только со степенью ожогового шока и выполнением ИВЛ при поступлении (p<0,05). Показатели HF, измеренные на 14-е сутки, отрицательно коррелировали с ИТС пациента и степенью ожогового шока (p<0,05). Значения мощности спектра вариабельности сердечного ритма в очень низкочастотном диапазоне (VLF), измеренные в первые 12 ч и на 6-е сутки после ожога, коррелировали с ИТС, степенью ожогового шока, выполнением ИВЛ при поступлении, степенью ингаляционной травмы, возникновением сепсиса и неблагоприятным исходом пациента (табл. 5). При этом необходимо отметить, что наибольшей силы корреляционная связь летального исхода была с показателями VLF, измеренными в первые 12 ч после ожога (p<0,05; r=-0,59). На 14-е сутки лечения отрицательная корреляционная связь проявилась только между значениями мощности спектра вариабельности сердечного ритма в очень низкочастотном диапазоне и ИТС обожженного (p<0,05). Получены данные о высокодостоверных корреляциях между спектральными показателями вариабельности сердечного ритма в первые 12 ч после ожога и неблагоприятным исходом ожоговой травмы. При этом корреляционные связи показывают, что чем ниже мощности спектров TP, HF, LF, VLF в первые 12 ч, тем тяжелее состояние пациента и выше вероятность летального исхода (табл. 6). Кроме того, прогностическая ценность спектральных показателей вариабельности сердечного ритма подтверждалась и ранее - у больных с хроническими сердечно-сосудистыми заболеваниями [7], но при этом физиологическое значение указанных параметров все еще остается не до конца изученным [6, 8, 11]. Для исследования прогностической ценности показателей спектрального анализа вариабельности сердечного ритма, измеренных в первые 12 ч после ожога, по отношению к неблагоприятному исходу пациентов был проведен ROC-анализ (receiver operating characteristic). Анализировались только показатели TP, LF, VLF, т. к. коэффициенты корреляции с исходом для них были наиболее высокими (табл. 6). Итоговые данные ROC-анализа представлены в табл. 7. ROC-кривые для показателей TP, LF, VLF представлены соответственно на рис. 1-3. Качество распознавания модели определялось по площади под характеристической кривой; при значениях от 0,8 до 0,9 качество модели считается как «очень хорошее» [4]. Для всех трех показателей спектрального анализа ВСР (TP, LF, VLF) площадь под характеристической кривой была больше 0,8, что говорит о высоком качестве математической модели (табл. 7). По отношению к неблагоприятному исходу общая мощность спектра вариабельности сердечного ритма при точке отсечения 209,15 мс2 имела чувствительность 95%, а специфичность - 77,7%. Определение неблагоприятного исхода на основании показателя мощности спектра вариабельности сердечного ритма в низкочастотном диапазоне (LF), измеренного при поступлении пациента с ожогами в стационар, возможно с чувствительностью 85% и специфичностью 82,7% при точке отсечения 16,9 мс2. Для показателей мощности спектра вариабельности сердечного ритма в очень низкочастотном диапазоне (VLF) чувствительность определения летального исхода пациента при точке отсечения 156,6 мс2 была 95%, а специфичность - 73,3%. Основываясь на приведенных выше результатах ROC-анализа, можно говорить о том, что показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма с высокой точностью могут быть использованы для прогноза летального исхода у пострадавших с ожогами и, следовательно, для оценки тяжести таких пациентов. Для оценки вероятности летального исхода каждого пациента с ожогами на основании показателей спектрального анализа вариабельности сердечного ритма, которые были получены при поступлении в стационар, использовался метод бинарной логистической регрессии. С этой целью проводился пошаговый регрессионный анализ с принудительным включением показателей TP, HF, LF, VLF и ИТС со значениями исхода. Была выбрана та модель, которая обладала наиболее высокой чувствительностью, специфичностью, прогностической ценностью отрицательного и положительного результатов теста. Далее, после проведения анализа, составлено уравнение регрессии для вычисления вероятности летального исхода (ВЛИ): ВЛИ=1/(1+2,72-(0,72-3,16*ИТС-0,005*TP + 0,026*VLF + 0,009*LF)), где ИТС - индекс тяжести состояния; TP - общая мощность спектра вариабельности сердечного ритма; VLF - мощность спектра вариабельности сердечного ритма в очень низкочастотном диапазоне; LF - мощность спектра вариабельности сердечного ритма в низкочастотном диапазоне. Данная модель имеет чувствительность 83%, специфичность - 91%, прогностическую ценность отрицательного результата теста - 88,2%, прогностическую ценность положительного результата теста - 88%, что позволяет говорить о достаточной достоверности модели. Полученная математическая модель для определения вероятности летального исхода пациентов с ожоговой болезнью довольно проста в применении, данные, необходимые для расчета, могут быть легко получены в течение 10 мин после поступления пациента в стационар. Необходимо отметить, что в предложенной модели применяется значение ИТС, расчет которого проводится по представленным в табл. 8, 9 координатным сеткам, предложенным А.В.Матвеенко [3]. Заключение Оценка площади и глубины ожога в ряде случаев представляет определенные сложности. Например, расчет площади ожога всегда зависит от опыта врача и нередко варьирует при оценке разными специалистами. В свою очередь, глубину ожога и, соответственно, ее площадь на момент поступления пациента в стационар почти всегда удается определить лишь приблизительно, т. к. глубокий ожог может проявиться в полной мере только по истечении нескольких суток. В связи с этим использование в предлагаемой математической модели показателей вариабельности сердечного ритма как индикатора состояния регуляторных систем позволяет улучшить точность прогноза и оценку вероятности летального исхода за счет нивелирования ошибок, связанных с субъективной оценкой данных.
×

References

  1. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. - М.: Наука, 1984. - 52 c.
  2. Информационный бюллетень Всемирной организации здравоохранения. - 2014, апрель. - № 365. - 5 с.
  3. Матвеенко А.В., Чмырев И.В., Петрачков С.А. Определение тяжести состояния обожженных с помощью координатных сеток вероятности летального исхода. // Скорая мед. помощь. - 2013. - Т. 14, № 1. - С. 34-43.
  4. Трухачева Н.В. Математическая статистика в медико-биологических исследованиях с применением пакета Statistica. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. - 377 с.
  5. Щербук Ю.А., Багненко С.Ф., Джурко Б.И. Патогенез и лечение шока различной этиологии: Руководство для врачей. - СПб: Стикс, 2010. - 380 с.
  6. Bernardi L., Ricordi L., Lazzari P. Impaired circulation modulation of sympathovagal modulation of sympathovagal activity in diabetes // Circulation. - 1992. - Vol. 86, N 5. - P. 1443-1452.
  7. Dekker J.M., Schouten E.G., Klootwijk P. Heart rate variability from short electrocardiographic recordings predicts mortality from all causes in middle-aged and elderly men. The Zutphen Study // Am. J. Еpidemiol. - 1997. - Vol. 145, N 10. - P. 899-908.
  8. Goldstein D.S., Bentho O., Park M.Y. Low-frequency power of heart rate variability is not a measure of cardiac sympathetic tone but may be a measure of modulation of cardiac autonomic outflows by baroreflexes // Exp. Physiol. - 2011. - Vol. 96, N 12. - P. 1255-1261.
  9. Jeschke M.G., Mlcar R.P. Finnerti C.C. Burn size determines the inflammatory and hypermetabolic response // Crit. Care. - 2007. - Vol. 11, N 4. - P. 90.
  10. Malik M., Bigger J.T. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart Rate Variability. Standards of Measurements, Physiological Interpretation, and Clinical Use // Eur. Heart J. - 1996. - Vol. 17, N 3. - P. 354-381.
  11. Rahman F., Pechnik S., Gross D. Low frequency power reflects baroreflex function, not cardiac sympathetic innervations // Clin. Auton. Res. - 2011. - Vol. 21, N 6. - P. 133-141.

Copyright (c) 2017 Eco-Vector

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: № 01975 от 30.12.1992.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies