Динамические предикторы сосудистых катастроф

Болезни системы кровообращения занимают ведущее место по распространенности, заболеваемости, обращаемости, смертности, затратам на профилактику, лечение и реабилитацию. Согласно статистическим данным, в Российской Федерации 35 - 42 млн больных, страдающих артериальной гипертонией и примерно 25 - 35 млн больных, страдающих ИБС [1]. Обобщенный клинический портрет среднего жителя страны - это образ человека, достигшего 40-летнего возраста, вероятно, имеющего диагноз заболевания системы кровообращения или нервной системы. В старших возрастных группах доля больных, страдающих атеросклерозом и ассоциированных с ним сосудистыми заболеваниями сердца и мозга, возрастает до 50 - 60%, а после 65 лет приближается к 90%[1,2]. Таким образом, популяция более чем наполовину состоит из больных, будущее которых во многом определяется сердечно-сосудистой патологией. Несмотря на то, что заболевания сердечно-сосудистой системы занимают первое место среди причин смерти, в большинстве случаев болезни, ассоциированные с атеросклерозом и артериальной гипертонией демонстрируют относительно благоприятное течение. На абсолютные цифры оказывает влияние высокая распространенность заболеваний системы кровообращения в популяции. Преждевременная смерть и утрата трудоспособности определяются, главным образом, не фактом заболевания, а тяжелыми осложнениями. Сосудистые катастрофы (инсульт, инфаркт миокарда, внезапная смерть), составляя вместе около 1 млн 200 тысяч случаев в год, не превышают 1-2% от общего числа больных, страдающих артериальной гипертонией, атеросклерозом и ИБС [3]. Несмотря на трагедию абсолютных чисел и тяжелые последствия сосудистых событий для каждого больного, необходимо признать, что с точки зрения статистики развитие инсульта или инфаркта у больного, страдающего хроническим заболеванием сердечно-сосудистой системы - маловероятно. Проблема «одного процента» - это проблема агрессивного, осложненного течения заболевания. Больной с явными признаками грубого атеросклеротического стеноза сонных артерий может в течение многих лет не иметь осложнений и даже клинически значимых симптомов заболевания [4]. Но атеротромбоз может привести к инсульту больного с начальными проявлениями атеросклероза. Гипертоническая болезнь может сопровождать больного всю жизнь, приводя к энцефалопатии и сердечной недостаточности, но гипертонический криз, осложнившийся инсультом, может развиться у больного с «мягкой» гипертензией. Следовательно, индивидуальный прогноз во многом определяется характером течения болезни. Переход заболевания из длительной ремиссии в стадию обострения - это процесс, инициация и развитие которого обусловлено не столько морфологическими изменениями сердца и сосудов, сколько изменением пространственно-временной модели поведения системы, состоящей из множества сопряженных функций [3,5]. Изучение закономерностей перехода относительно стабильно функционирующей системы кровообращения в состояние обострения и декомпенсации - область медицинской науки, требующая дальнейшего изучения.

Около 60% всех острых нарушений мозгового кровообращения связано с гипертоническим кризом [1,6]. Почти 40% кардиоэмболических инсультов ассоциировано с пароксизмальными нарушениями ритма сердца[6,7]. Практически все случаи внезапной смерти обусловлены фатальными нарушениями ритма сердца. Следовательно, проблема тяжелых сердечно-сосудистых осложнений во многом обусловлена изменением динамических свойств болезни. Традиционные факторы риска, характеризуя биохимические или морфологические изменения органов и систем, особенности жизни, половые или возрастные различия, показывают относительный риск сосудистых событий. Но большинство из них не отражает быстротечных изменений, которые приводят к обострению заболевания, кризам и сосудистым катастрофам. Для индивидуального прогноза необходим динамический анализ, с помощью которого можно обнаружить признаки возможного перехода болезни в стадию обострения (предикторы сосудистых событий) [3,8,9].

Современная теории обострения и теория катастроф происходит из работ выдающихся физиков, математиков и философов (Р.Клаузиус, А.Пуанкаре, Г.Хакен, И.Пригожин, С.Курдюмов, В.Арнольд, Е.Князева и др.) [5]. В основе динамического анализа лежат сложившиеся в последние десятилетия фундаментальные представления о поведении неравновесных колебательных систем. Нелинейный мир динамических конструкций, в котором действует множество функций, не подчинен простым причинно-следственным отношениям. Именно такой системой и является система кровообращения. Математические модели выявили важные закономерности динамической организации биологических объектов[5]. Некоторые из положений современной теории катастроф могут быть использованы для объяснения причин обострения болезни[3].

Любой измеряемый показатель (функция), характеризующий гемодинамику, (ЧСС, АД, МОК, УОК, ФВ и т.д.) колеблется вокруг точки условного равновесия, периодически возвращаясь в исходное положение - завершая цикл. Колебания функций, прежде всего, характеризуются такими параметрами как амплитуда и периодичность. Кроме того, механика кровообращения обеспечивается сопряженной работой множества функций, которые выполняют сосуды, сердце, нервные центры и т.д. Когерентность (согласованность во времени и пространстве) функций обеспечивает конечную эффективность работы всей системы. Пример когерентной работы системы кровообращения: при снижении АД увеличивается частота сердечных сокращений. Другой пример: камеры сердца сокращаются последовательно - сначала предсердия, затем желудочки, эта согласованность обеспечивает оптимальную насосную функцию органа. Кроме того, динамическая колебательная система подчинена иерархии водителей ритмов [3,5]. Нарушения периодичности колебаний, ускользающих от водителя ритма, наиболее демонстративны при аритмиях. Важную роль в функционировании неравновесной колебательной системы играет архитектура цикла. Существует эволюция цикла, характеризующая нарастающие изменения от деформация цикла до его разрушения. Закономерной эволюции подвержена и вся динамическая система, потерявшая устойчивость. Она проходит стадию мягкой потери устойчивости, стадию удвоения, утроения, разрушения и потери цикла. Система, потерявшая цикл хотя бы одной из функций, переходит в новое устойчивое (стационарное) состояние (решение). Решением новую динамическую структуру называют потому, что математики описывают поведение колебательной системы, потерявшей равновесие, с помощью уравнений, имеющих множество решений. Отсюда и такие понятия как поведение решений и поле решений. Пример мягкой потери устойчивости динамической системы применительно к системе кровообращения: тахикардия или брадикардия. Пример удвоения и утроения цикла: бигеминия, тригеминия. Пример перехода функционирующей системы кровообращения в стационарное решение с потерей цикла: мерцание и трепетание, остановка сердца. Все эти состояния находятся в поле решений, которых может быть и больше. Вот еще одно из них: постоянная форма фибрилляции предсердий. Стационарные решения в динамических системах характеризуются не только относительной стабильностью, но и способностью подчинять себе другие, сопряженные функции - приобретают свойства аттрактора[8]. Такая особенность поведения неравновесных динамических систем объясняет устойчивость к лечебным воздействиям таких состояний, как трепетание предсердий, резистентная артериальная гипертония и др. Наиболее драматичным является переход динамической системы в режим обострения. В теории катастроф обострением называют автокаталитический режим, в котором функциональные элементы подчинены новым аттракторам, а положительные обратные связи способствуют «разогреву», в результате которого в соответствии со вторым законом термодинамики динамическая конструкция к энтропии - разрушению. Применительно к проблемам кардионеврологии типичным обострением следует считать гемодинамический криз. В патогенезе любого гемодинамического криза, как правило, принимают участие механизмы взаимного отягощения (сосудистый спазм и увеличение постнагрузки на миокард, нарушения микроциркуляции и гиперкоагуляция и т.д.) [3]. Кризу, по законам синергетики, всегда предшествует период мягкой потери устойчивости и потери равновесия. Критерии потери устойчивости могут быть динамическими предикторами сосудистых катастроф. Ведь с момента потери устойчивости до разрушения динамическая конструкция проходит, как минимум, три этапа: мягкой потери устойчивости, разрушения и потери цикла, перехода в режим обострения. Существует множество динамических предикторов, отражающих приближение колебательной системы к обострению. Вот некоторые из них:

• Увеличение амплитуды колебаний.
• Изменение архитектуры цикла (деформация цикла).
• Нарушение периодичности колебаний.
• Удвоение и утроение цикла.
• Утрата когерентности системы и связи функций с водителями ритмов.

В основе динамического анализа всегда лежат пространственно-временные представления о патологических процессах [3,5,8]. Исследование функции во времени - обязательное условие такого анализа. Для представлений о когерентности некоторых функций (сердечный цикл, например) достаточно короткого наблюдения. Однако, для оценки периодичности, выявления эпизодов удвоения цикла, связи с водителя ритма, необходимо более длительное наблюдение (мониторирование). Для анализа профиля АД необходимы, как минимум, сутки. Увеличение периода наблюдения позволяет использовать элементы статистической обработки полученных данных и динамический анализ опирается на такие показатели как вариабельность, величины средних отклонений и т.д. Эти данные принципиально не меняют выбор динамических предикторов обострения, но делают выводы более объективными.

Современные методы функциональной диагностики все больше ориентированы на анализ пространественно-временных моделей в рамках которых, в состоянии покоя или стресса (нагрузки) можно обнаружить такие отклонения в поведении системы или ее элементов, которые можно трактовать как предикторы сосудистых катастроф. Например, в последние годы специалисты анализируют такой динамический критерий как турбулентность ритма сердца (ТРС). ТРС - метод оценки риска внезапной сердечной смерти по анализу изменчивости RR интервалов после желудочковой экстрасистолы. Другой пример применения элементов динамического анализа - оценка Decelerration/Acceleration Capacity (DC/AC)(Торможение/ускорение ритма сердца). DC/AC - метод оценки риска внезапной сердечной смерти на основе анализа разницы соседних R-R интервалов [7]. В свете развивающейся теории динамического анализа получили дальнейшее развитие функциональные пробы, ориентированные на реакцию системы кровообращение на изменение условий. Например, пассивная длительная ортостатическая проба (ПДОП) проводится на специализированном поворотном столе позволяющем изменять положение больного - переводить из горизонтального в вертикальное. Непрерывная регистрация гемодинамических показателей (ЧСС, АД, МОК) обнаруживает нарушения когерентности системы, увеличение амплитуды их колебаний и вариабельности. Динамический анализ сердечного цикла выявляет предикторы фатальных аритмий, изменения поведения системы, предшествующие аритмическими кризам - ускользание из-под влияния водителей ритма, удвоение и утроение цикла.

Иллюстрацией гемодинамических предикторов гипертонического криза может быть следующее поведение элементов системы кровообращения: повышение АД - изменение архитектуры суточного профиля - появление пиковых значений (удвоение и утроение цикла) - утрата соответствия величин АД частоте сердечных сокращений (нарушение когерентности).

Катастрофическое развитие сосудистых событий, в некоторой мере, можно предвидеть, опираясь на известные закономерности поведения динамических систем. Вот некоторые из общих положений теории катастроф, знание которых, могут оказать помощь при оценке состояния больного и прогнозировании сосудистых событий.

• По мере эволюции динамических параметров от неустойчивого равновесия к мягкой потере устойчивости и разрушению циклов, чувствительность всей системы и отдельных ее элементов к воздействию внешних и внутренних факторов дестабилизации увеличивается.
• В состоянии, близком к обострению, внезапный переход в новое стационарное решение происходит в ответ на плавное изменение условий. Воздействие интенсивного внешнего или внутреннего фактора дестабилизации для этого необязательно. Качественный переход происходит скачкообразно в результате «малого шевеления семейства» - любого элемента системы, синхронизации динамических процессов или воздействия случайных факторов.
• Если система находится в стационарном состоянии, признанном «плохим» (постоянная форма мерцательной аритмии, например), но возможен переход в лучшее устойчивое состояние (ремиссия, выздоровление, восстановление ритма сердца, стабилизация АД и т.д.), то этот переход подчинен особенностям, сущность которых определяется закономерностями поведения неравновесных динамических систем.

Вот некоторые из них [3]:

• Постепенное движение к лучшему состоянию сразу же приводит к ухудшению.
• Скорость ухудшения при равномерном движении к лучшему состоянию увеличивается.
• По мере движения от худшего к лучшему сопротивление изменению растет. Максимум сопротивления достигается раньше, чем самое плохое состояние, через которое нужно пройти для достижения лучшего.
• По мере приближения к самому плохому состоянию сопротивление, начиная с некоторого момента, начинает уменьшаться, и как только самое плохое состояние пройдено, сопротивление полностью исчезает и функциональные элементы системы начинают притягиваться к лучшему состоянию.
• Величина ухудшения, необходимого для перехода в лучшее состояние, сравнима с финальным улучшением и увеличивается по мере совершенствования динамической структуры.
• Совершенствование (укрепление, стабилизация) касается и патологических процессов. Слабо развитая система (не укрепившийся патологический процесс) может перейти в лучшее состояние почти без предварительного ухудшения, в то время как развитая система, в силу своей устойчивости, на постепенное улучшение неспособна.
• Если динамическую структуру удается сразу, скачком, перевести из плохого устойчивого состояния достаточно близко к лучшему, то дальше она сама собой будет эволюционировать в сторону хорошего состояния.

Врач, имеющий клинический опыт, непременно обнаружит в качественных выводах теории катастроф хорошо известные признаки особенностей течения болезни у своих пациентов. Действительно, путь к улучшению в процессе лечения хронического заболевания часто лежит через временное ухудшение. «Запущенное» хроническое заболевание труднее поддается лечению. В некоторых случаях, на пути к выздоровлению, больного подстерегает кризис, после которого состояние пациента быстро улучшается. Если решительными мерами удается добиться быстрого улучшения, то может наступить выздоровление или длительная ремиссия.

В практическом отношении важно выработать прогностическую ценность динамических предикторов обострения. Связь динамических предикторов и сосудистых событий можно оценить по условной шкале:

Таблица 1. Динамические предикторы обострения и риск сосудистых событий

Примечание: 1-5 баллов: низкий риск; 5 – 10 баллов: средний риск; 10 – 15 баллов – высокий риск.

При анализе динамических предикторов речь идет об абсолютном годовом риске сосудистых событий (транзиторные ишемические атаки, пароксизмальные нарушения ритма, инсульта, инфаркт, внезапная смерть).

Динамический анализ существенно улучшает индивидуальный прогноз в отношении сосудистых событий. Не секрет, что индивидуальный прогноз, снованный на клинических впечатлениях не отличается точностью. В основе общепринятой методики оценки индивидуального риска лежит нозологический и синдромологический принцип. Согласно классификации ВОЗ/МОАГ (1999) риск развития сердечно-сосудистых осложнений определяется по следующим критериям: артериальная гипертония + факторы риска + ассоциированные состояния [9,10]. Высокий и очень высокий риск (риск 3-4) – это артериальная гипертония степени 1 – 3 + поражение органов-мишеней + другие факторы риска ± ассоциированные состояния. Вероятность развития осложнений (абсолютный риск) на уровне высокого и очень высокого риска определяется как 20 – 30% в течение 10 лет. Следовательно, годовой риск составляет 2 – 3%, а вероятность осложнений в течение 5 лет – 10 – 15%. Мы наблюдали 120 больных (возраст 56 – 78 лет) в течение 5 лет с целью оценить достоверность прогностических суждений, основанных на рекомендациях ВОЗ/МОАГ в сравнении с прогнозом, учитывающим только динамические предикторы сосудистых событий. Все пациенты относились к группе высокого и очень высокого риска по критериям ВОЗ/МОАГ. Методом случайной выборки из 120 пациентов выделено 60. Основываясь на протоколах холтеровского мониторирования ЭКГ и суточного профиля АД, в этой группе проведен анализ динамических предикторов сосудистых событий. По результатам динамического анализа группа оказалась неоднородной, но в среднем число баллов указывало на средний риск сосудистых событий (6,5 ± 3,2 балла). Таким образом, сравнивали две относительно однородные с клинических позиций группы, в одной из которых (I гр) риск сосудистых событий оценивался на клинических критериях, а в другой (II гр) - на основании динамического анализа. Результаты исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2. Совпадение прогноза и реальных сосудистых событий в группах высокого риска, сформированных по критериям ВОЗ/МОАГ и по результатам динамического анализа (n=120).

Оценка риска, основанная на анализе динамических признаков болезни, оказалась более точна.

Таким образом, определение динамических предикторов сосудистых катастроф, с развитием методов функциональной диагностики и теоретических положений, отражающих закономерности поведения неравновесных нелинейных динамических систем, становится достоянием клинической практики. В настоящее время проблемой является не поиск и верификация динамических предикторов, а изучение законов поведения динамических систем, приближающихся к обострению или находящихся в состоянии режиме декомпенсации. Для этого уже недостаточно клинического опыта врача. Современная превентивная кардионеврология может эффективно развиваться только как синтетическое интегральное направление науки и практики, использующее новейшие достижения не только клинической медицины, но и физики, математики, философии.

Библиография:

1. Руководство по медицинской профилактике. Под ред. Р.Г.Оганова, Р.А.Хальфина. – М.: ГЕОТАР-Медиа, 2007.
2. Инсульт. Нормативные документы. Под редакцией П.А.Воробьева. М.: НЬЮДИАМЕД, 2010.
3. Широков Е. А. Гемодинамические кризы. – М.: Издательство КВОРУМ, 2011.
4. Halliday A, Harrison M, Hayter E, Kong X, Mansfield A.et al. 10-year stroke prevention after successful carotid endarterectomy for asymptomatic stenosis (ACST-1): a multicentre randomised trial. Lancet. 2010 Sep 25; 376(9746):1074-84.
5. Князева ЕН., Курдюмов СП. Основания синергетики: Синергетическое мировидение. Изд. 3-е, доп. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010.
6. Суслина З.А., Фонякин А.В., Гераскина Л.А. с соавт. Практическая кардионеврология. – М.: ИМА-ПРЕСС, 2010.
7. Schmidt G., Malik M., Barthel P et al. Heart rate turbulence after ventricular premature beats as predictor of mortality after acute myocardial infarction. Lancet.-1999.; N353.-P.130-196.
8. Николис Г, Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979.
9. Jackson CA, Hutchison A, Dennis MS. et al. Differing risk factor profiles of ischemic stroke subtypes: evidence for a distinct lacunar arteriopathy? Stroke. 2010;41(4):624-9.
10. Симоненко В.Б., Широков Е.А. Превентивная кардионеврология. – СПб: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2008.