Perioperative infarction and myocardial injury: risk factors, mechanisms of development and clinical and epidemiological features

Konstantin S. Shulenin; Шуленин Константин Сергеевич; Dmitry V. Cherkashin; Черкашин Дмитрий Викторович; Ivan A. Solovyev; Соловьев Иван Анатольевич; Rafiq D. Kuchev; Кучев Рафик Джабраилович; Anna V. Popova; Попова Анна Владимировна

doi:10.17816/brmma108976

Perioperative infarction and myocardial injury: risk factors, mechanisms of development and clinical and epidemiological features

Authors: Shulenin K.S.¹, Cherkashin D.V.¹, Solovyev I.A.¹, Kuchev R.D.¹, Popova A.V.¹
Affiliations:
1. Military Medical Academy of S.M. Kirov
Issue: Vol 24, No 3 (2022)
Pages: 557-566
Section: Review
URL: https://journals.eco-vector.com/1682-7392/article/view/108976
DOI: https://doi.org/10.17816/brmma108976
ID: 108976

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription or Fee Access

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Тhe concept, risk factors, mechanisms, clinical and epidemiological, and angiographic features of perioperative ischemic injury and myocardial infarction were considered. Perioperative myocardial infarction is one of the most common complications (up to 3.6%) in non-cardiac surgical interventions and is characterized by high in-hospital mortality, reaching 25%. Most patients with this pathology (up to 65%) do not have typical symptoms of myocardial ischemia due to anesthesia and sedation. Pathogenetic mechanisms of perioperative myocardial infarction development continues to be actively studied. A critical increase in myocardial oxygen demand is indicated as the leading cause in some studies. Angiography reveals rupture of the coronary plaque and atherothrombosis in more than half of patients, according to other data. These contradictions point to the need for further epidemiological studies using coronary angiography with a focus on risk factors and triggers of this complication. In addition, the concept of perioperative myocardial injury in recent years has been formulated in the scientific literature. This is understood as ischemic damage that occurs in the first 30 days after surgery. Recent studies have shown that it can occur in 16% of surgical patients and is associated with a 6-fold increase in mortality within 1 month after surgery and a 2.5-fold increase within a year. It is important that perioperative myocardial injury does not include cases of non-ischemic etiology myocardial injury, for example, due to pulmonary embolism, sepsis, or electrical cardioversion. Thus, the assessment and understanding of risk factors for the development of perioperative myocardial ischemia is of great practical importance in optimizing the patient selection and preparation for surgical treatment.

Keywords

extracardial surgical interventions, myocardial infarction, ischemia, cardiovascular risk, perioperative complications, myocardial injury, troponin, prognosis

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Ежегодно по всему миру у взрослых пациентов проводится почти 300 миллионов внесердечных хирургических операций [1]. При этом частота развития периоперационных осложнений составляет в среднем 7–11%, а риск летального исхода — 0,8–1,5% [2]. Смерть в операционной является крайней редкостью (0,7%), поэтому 99,3% пациентов умирает уже после операции, в том числе 29,4% после выписки из стационара [3]. В некоторых странах в зависимости от особенностей хирургического вмешательства частота осложнений может достигать 30% [4], а уровень смертности — 6–8% [5]. В Российской Федерации каждый год проводится около 10 млн внесердечных хирургических вмешательств, из которых 25% приходится на операции, ассоциированные с высоким сердечно-сосудистым риском [6]. Угрожающие жизни сердечно-сосудистые осложнения (ССО) в России развиваются приблизительно у 45–70 тыс. хирургических пациентов [7].

Важно, что в последние годы отмечается существенный рост числа оперативных вмешательств у лиц пожилого и старческого возраста [8]. Каждый третий прооперированный в мире пациент старше 65 лет [9], а обширные хирургические вмешательства у пожилых проводятся в 4 раза чаще [2]. Именно старение населения и полиморбидность становятся одними из основных факторов, влияющих на исход операции и прогноз [10], несмотря на все успехи современной хирургии и анестезиологии [11].

Под периоперационными ССО традиционно понимают внезапную сердечную смерть, инфаркт миокарда (ИМ) и сердечную недостаточность. Некоторые авторы также включают в этот ряд кардиогенный отек легких и нарушения ритма сердца [12]. В целом ССО могут составлять до 42% от всех периоперационных осложнений [2], из которых 5% являются жизнеугрожающими [13]. ИМ, внезапная сердечная смерть и декомпенсация сердечной недостаточности являются наиболее частыми ССО в первые 30 суток после операции [14] и могут быть причиной трети смертельных исходов в этот период [13]. Это приводит к значительному увеличению сроков пребывания пациентов в стационаре и затрат на их лечение [15].

Цель исследования — по данным отечественных и зарубежных литературных источников проанализировать концепцию, факторы риска, механизмы, клинико-эпидемиологические и ангиографические особенности периоперационного ишемического повреждения и инфаркта миокарда.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Концепция периоперационного ишемического повреждения и инфаркта миокарда. При расширении возможностей использования в качестве маркера некроза миокарда сердечного тропонина (сТн) выяснилось, что его бессимптомное повышение в первые часы и дни после хирургической операции встречается очень часто [7]. Это привело к тому, что в научной литературе была сформулирована концепция периоперационного повреждения миокарда (ППМ), под которым понимают ишемическое повреждение сердечной мышцы, возникающее в первые 30 суток после операции и имеющее важное прогностическое значение [16]. В 4-м универсальном определении ИМ впервые было предложено рассматривать повреждение миокарда и ИМ, связанные с внесердечными хирургическими вмешательствами как особый вариант периоперационных осложнений. В отличие от ППМ, диагноз периоперационного ИМ (ПИМ) требует выявления дополнительных клинических и/или инструментальных признаков острой ишемии [17].

Патогенез повышения сТн при внесердечных операциях изучен еще недостаточно. После внедрения в клиническую практику высокочувствительных тест-систем стало очевидно, что повышение в крови сТн может происходить и без гибели кардиомиоцитов (некроза) за счет продуктов протеолитической деградации сТн, повышенной проницаемости клеточных мембран и выхода из клеток мембранных везикул, содержащих сТн, апоптоза, минимального некроза кардиомиоцитов [18]. Указанные процессы, как правило, инициируются воздействием ишемии, гиперкатехоламинемии, гипоксии и других факторов хирургического стресса [7]. В то же время увеличение сТн может быть связано и с внесердечными причинами (сепсисом, несостоятельностью анастомоза, кровотечением, пневмонией и проч.) [19]. Однако важно понимать, что эти случаи неишемического повреждения миокарда не следует относить к ППМ [7], хотя ряд исследователей и предлагает выделять его кардиальный и внесердечный подтипы [20].

Распространенность ППМ значительно варьирует в зависимости от способа диагностики и особенностей операции. При использовании обычных тест-систем частота выявления повышения сТн составляет от 4,6 до 22% [21, 22]. При использовании высокочувствительных методик, она возрастает до 35,5–53,2% [23–25]. При этом наблюдается зависимость частоты ППМ от типа и объема хирургического вмешательства. Так, неполостные операции сопровождаются повышением уровня сТн реже (ортопедические — в 9,2% [26], на голове и шее — в 13% [27]). Наибольшая частота выявления ППМ приходится на абдоминальную (21%) и сосудистую (19,2–49,5%) хирургию [28, 29].

Особую значимость представляет обнаруженная взаимосвязь изолированного повышения сТн с неблагоприятным прогнозом после операции. Крупные многоцентровые исследования последних лет на больших группах хирургических пациентов показали, что ППМ, наряду с кровотечениями и сепсисом, входит в тройку главных причин госпитальной летальности (44,9%) [3]. ППМ, возникшее в первые 30 дней после операции, ассоциируется с повышением смертности пациентов в течение 1 месяца в 6 раз, а в течение 1 года — в 2,5 раза [20]. Все это указывает на высокую актуальность и практическую значимость проблемы периоперационной ишемии миокарда для современной медицины, а изучение факторов риска и механизмов ее развития имеет важное значение для отбора и подготовки пациентов для хирургического лечения.

Факторы риска и механизмы периоперационной ишемии, повреждения и инфаркта миокарда. Развитие ППМ и ПИМ определяется двумя важнейшими патофизиологическими механизмами: несоответствием между потребностью миокарда в кислороде и возможностями его доставки, а также стресс-индуцированным повреждением (разрыв, трещина или эрозия) атеросклеротической бляшки с развитием полной или неполной тромботической окклюзии [30]. Наиболее подвержены возникновению ишемических осложнений пациенты, страдающие такими сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ), как ишемическая болезнь сердца, артериальная гипертензия, сердечная недостаточность, клапанные пороки и нарушения ритма сердца [12]. Действительно, ССЗ часто сопутствуют хирургической патологии (не менее чем в 30% случаев [2]), значительно осложняют ее течение, создают трудности в выборе хирургической тактики и во многом определяют прогноз [31]. В связи с этим именно ССЗ и придается наибольшее значение при оценке риска хирургического вмешательства.

Однако наряду с состоянием пациента до операции гораздо большее влияние на прогноз оказывают ее срочность, объем, сложность, длительность, а также гипотермия, объем кровопотери и изменение водно-электролитного баланса [12]. Хирургическое вмешательство неизбежно сопровождается травматизацией органов и тканей, болью, анестезией и обезболиванием, интубацией и экстубацией, гипотермией, анемией и голоданием [32]. На рисунке 1 показано, какие триггеры инициируют воспалительные, гиперкоагуляционные, стрессовые и гипоксические процессы, приводящие к ишемии и повреждению миокарда при хирургическом вмешательстве [33].

Рис. 1. Потенциальные триггеры периоперационной ишемии, повреждения и инфаркта миокарда [33]: ФНО-α — фактор некроза опухоли-α; ИЛ — интерлейкин; СРБ — С-реактивный белок; PAI — ингибитор активатора плазминогена-1; VIII — фактор свертывания крови VIII; АД — артериальное давление, ЧСС — частота сердечных сокращений, ЖК — жирные кислоты; О₂ — кислород

Fig. 1. Potential triggers of perioperative ischemia, injury and myocardial infarction [33]: TNF-α — tumor necrosis factor-α; IL —interleukin; CRP — C-reactive protein; PAI — plasminogen activator inhibitor-1; VIII — blood clotting factor VIII; BP — blood pressure, HR — heart rate; FA — fatty acids; О₂–oxygen

Ведущими триггерами периоперационной ишемии и повреждения миокарда являются хирургическая травма и анестезия. Оперативное вмешательство как острый стресс реализует себя повышением уровня катехоламинов и кортизола [34]. Содержание катехоламинов и кортизола напрямую зависит от степени хирургической травмы, анестезии и ее отмены, интубации и экстубации, болевого синдрома, анемии, голодания и гипотермии. Повышение уровня гормонов стресса приводит к увеличению АД, ЧСС, дисфункции коронарной артерии, относительному дефициту инсулина и свободных жирных кислот [33]. Эти изменения увеличивают потребность миокарда в кислороде, способствуя развитию ишемии и/или повреждения миокарда [35].

Стресс-индуцированное изменение сосудистого тонуса и воспалительная реакция, связанная в основном с повышением уровня ФНО-α, ИЛ-1 и 6, СРБ, могут приводить к повреждению атеросклеротической бляшки и острому коронарному тромбозу. Состояние гиперкоагуляции включает в себя повышение уровня ингибитора активатора плазминогена-1, фактора свертывания крови VIII и активности тромбоцитов, а также снижение уровня антитромбина III, что также может привести к атеротромбозу [33]. Кроме того, анемия, гипотермия, анестезия и обезболивание (из-за потенциального подавления дыхания) усиливают гипоксию, способствуя ишемии [8].

С точки зрения этапности хирургического лечения правильнее говорить о предоперационных (т. е. хронических заболеваниях и острых состояниях, которые присутствуют на момент госпитализации), интраоперационных и послеоперационных факторах риска ишемии, которые могут привести к инфаркту миокарда [11] (рис. 2).

Рис. 2. Предоперационные, интраоперационные и послеоперационные факторы, ассоциированные с риском инфаркта миокарда у пациентов, подвергшихся обширным внесердечным хирургическим вмешательствам [11]: ХБП — хроническая болезнь почек; ИБС — ишемическая болезнь сердца; ЗПА — заболевания периферических артерий; ЦВБ — цереброваскулярная болезнь; ХСН — хроническая сердечная недостаточность; АГ — артериальная гипертензия; СоВНС — симпатический отдел вегетативной нервной системы

Fig. 2. Preoperative, intraoperative and postoperative factors associated with the risk of myocardial infarction in patients undergoing major non-cardiac surgery [11]: CKD — chronic kidney disease; CAD — coronary artery disease; PAD — peripheral artery disease; CVD — cerebrovascular disease; CHF — chronic heart failure; AH — arterial hypertension; SoVNS — sympathetic division of the autonomic nervous system

Клинико-эпидемиологические и ангиографические особенности периоперационного инфаркта миокарда. В работах конца ХХ в. частота ПИМ колебалась от 1,1 до 5,6% [33]. В настоящее время по расчетным данным он развивается у 3,3% пациентов, подвергающихся обширным внесердечным хирургическим вмешательствам [11], хотя согласно результатам самого крупного популяционного исследования, проведенного в период с 2005 по 2013 г. в Соединенных Штатах Америки и включавшего почти 10 млн пациентов, частота ПИМ составляет 0,88% [1]. В подавляющем большинстве случаев развитие ПИМ приходится на первые 24–48 ч послеоперационного периода [7]. При этом 1-е сутки являются наиболее неблагоприятным периодом времени — 72,9% ПИМ от всех случаев. На 2-е и 3-и сутки послеоперационного периода риск ПИМ снижается практически в 10 раз и составляет 8,2 и 7% соответственно [32]. В исследованиях, в которых изучалась только периоперационная смертность от сердечно-сосудистых причин, доля ПИМ составила ⅔ случаев, в то время на нарушения ритма и сердечную недостаточность приходилась только ⅓ летальных исходов [33].

Наиболее часто ПИМ регистрируется при сосудистых вмешательствах (2%), в трасплантологии (1,6%) и при торакальных операциях (1,5%). Различий по полу пациентов не установлено, но лица с ПИМ достоверно старше, а также имеют большее бремя ССЗ и факторов риска. У пациентов с ПИМ чаще возникают опасные для жизни ССО, включая кардиогенный шок (4,7%) и остановку сердца (5,2%). При этом у 78,8% пациентов не отмечалось стойкой элевации сегмента S–T на электрокардиограмме [1]. Важно, что почти у 65% пациентов отсутствуют клинические симптомы ишемии миокарда, что, вероятно, связано с использованием наркоза и обезболивающих препаратов [11]. Вне зависимости от наличия симптомов ПИМ связан с почти 5-кратным увеличением риска смерти в течение 30 дней после операции [17]. Установлено, что ПИМ ассоциируется с 15–25% госпитальной смертностью [13]. По данным N. Smilowitz et al. [1] госпитальная смертность при ПИМ была более чем в 10 раз выше по сравнению с пациентами без ИМ (18% против 1,5%). При этом лица, подвергшиеся коронарной реваскуляризации по поводу ПИМ, имели более низкую госпитальную смертность, чем те, кто лечился консервативно (8,9 против 18,1%), несмотря на несколько повышенные показатели послеоперационных кровотечений (8,1 против 5,3%).

В то время как коронарный атеротромбоз является ведущей причиной большинства ИМ, не связанных с внесердечными оперативными вмешательствами [33], изменения, лежащие в основе ПИМ, являются менее изученными и однозначными. Как уже было сказано, патогенез ПИМ соответствует современным представлениям о 1-м и 2-м типах ИМ [16]. Однако точное соотношение этих двух типов ПИМ в настоящее время до конца не известно. По некоторым данным, ИМ 1-го и 2-го типов встречаются примерно в равном количестве случаев [30]. Однако есть исследования, где соотношение 1-го и 2-го типов ИМ было 35,2 и 64,8% соответственно [29]. Эти данные свидетельствуют о том, что значительная часть ПИМ является результатом увеличения потребности в кислороде, в том числе и при фиксированных стенозах коронарных артерий [36].

Так, при исследовании фатальных ПИМ оказалось, что не менее ⅔ пациентов имеют гемодинамически значимое атеросклеротическое поражение коронарного русла. При этом у большинства из них не было обнаружено повреждений атеросклеротической бляшки, а внутрикоронарный тромбоз был выявлен только у ⅓ [37]. Напротив, изучение случаев ПИМ с благоприятным исходом показало, что до 60% этих осложнений происходят в артериях без гемодинамически значимых стенозов [17] и являются результатом повреждения атеросклеротической бляшки и острого тромбоза коронарной артерии [38], что соответствует ИМ 1-го типа. Очевидно, что такие противоречия диктуют необходимость проведения дальнейших исследований у хирургических пациентов, перенесших ПИМ с обязательным проведением коронарографии и концентрации внимания на факторах риска и триггерах ПИМ. В целом же общим для всех случаев ПИМ является намного более высокая, чем в общей популяции, частота обнаружения ИМ 2-го типа. Видимо, именно нарушение баланса между потребностью и доставкой кислорода в условиях хирургического стресса является главной клинико-патогенетической особенностью ПИМ [7, 17].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Любое оперативное вмешательство сопровождается повреждением тканей, кровопотерей, увеличением потребности миокарда в кислороде, дисбалансом факторов свертывающей и фибринолитической систем крови. На фоне кровопотери и проводимой инфузионной терапии развиваются волюмические изменения, гематологические и электролитные нарушения [34]. Степень выраженности этих процессов зависит от объема, типа и длительности операции, вида анестезиологического пособия, объема кровопотери и инфузионной терапии [35]. В результате создаются условия для ишемии органов и тканей, и прежде всего миокарда. Особую актуальность эта проблема имеет при хирургическом лечении пожилых пациентов и лиц с сопутствующими ССЗ [39]. В этой связи знание ведущих триггеров и факторов риска развития периоперационной ишемии миокарда имеет важное практическое значение для оптимизации отбора и подготовки пациентов для операции [32], использования рациональной фармакотерапии [39] и улучшения результатов хирургического лечения [40].

About the authors