Nieinwazyjna diagnostyka sercowo-naczyniowa pacjentów z pompami krwi w pełni lewitującymi magnetycznie (HM3_Snoopy)

Tło

Terapia za pomocą urządzenia wspomagającego lewą komorę (LVAD) stała się dobrze ugruntowaną opcją leczenia schyłkowej niewydolności serca jako pomost do przeszczepu (BTT) lub terapia docelowa (DT). Obecnie LVAD o przepływie ciągłym działają przy stałej prędkości obrotowej, co skutkuje ustaloną zależnością między różnicą między ciśnieniem na wlocie i wylocie pompy (=ciśnienie głowicy) a natężeniem przepływu pompy. Skutkuje to wspomaganiem serca, które nie jest bardzo dostosowywalne do zapotrzebowania fizjologicznego lub zmian obciążenia wstępnego z powodu zmniejszonego powrotu żylnego i następującej po nim redukcji obciążenia wstępnego, np. z powodu hipowolemii. Niemniej jednak można wykazać, że optymalne ustawienie wspomagania LVAD jest niezbędne do optymalizacji wyników leczenia pacjentów.

Właściwy pomiar funkcji układu sercowo-naczyniowego przy wsparciu LVAD ma więc kluczowe znaczenie, zwłaszcza w niepożądanych stanach pompowania, takich jak „przepompowanie”, powodujące zapadnięcie się struktur lewej komory (LV), określane również mianem ssania. Może to prowadzić do arytmii wywołanej przez odsysanie (lub tachykardii), jak również upośledzenia prawej komory (np. niedomykalność zastawki trójdzielnej) z powodu przesunięcia przegrody międzykomorowej.

Ultrasonografia i cewnikowanie serca są standardowymi klinicznymi metodami oceny właściwości morfologicznych i czynnościowych serca, a także ewentualnie zmieniających się właściwości zastawki aortalnej. Dalsza diagnostyka obejmuje konwencjonalną analizę EKG, ale także zmienność rytmu serca w celu uzyskania informacji o stanie neurohumoralnym. Testy wysiłkowe i niedawno opracowana diagnostyka aktywności dostarczają dalszych ważnych informacji na temat ogólnego powrotu do zdrowia i jakości życia.

Wszystkie te metody wymagają jednak czasochłonnych procedur i są niedopuszczalnie uciążliwe w przypadku częstego monitorowania. Z drugiej strony, częsta i skuteczna nieinwazyjna ocena stanu serca zapewniana przez samą rotacyjną pompę krwi (RBP) miałaby znaczący wpływ na pacjentów z LVAD i ich terapię, zwłaszcza na ocenę ich ogólnego i kardiologicznego powrotu do zdrowia.

Wcześniej do nieinwazyjnego oszacowania zmiennych hemodynamicznych wykorzystywano sygnały pompy z innego odśrodkowego urządzenia do przepływu krwi (HVAD Medtronic Inc., Minneapolis, USA). Zostały one wykorzystane do śledzenia postępów pacjenta lub do wykrywania niepożądanych stanów pompowania, takich jak ssanie komorowe. Można wyodrębnić zmienne, takie jak kurczliwość, relaksacja, ssanie, otwarcie zastawki aortalnej i rytm serca. Mogą one pomóc klinicystom w podejmowaniu decyzji dotyczących poziomu i strategii wspomagania pompy. Chociaż nie jest to obecnie szeroko stosowane w praktyce klinicznej, ten rodzaj monitorowania obiecuje głębszy wgląd w fizjologię pacjenta. Jak wykazano w niedawnym badaniu, ciągłe monitorowanie HVAD o wysokiej rozdzielczości rzuca światło na zjawiska zasysania. Zaobserwowano międzyosobniczą i wewnątrzosobniczą charakterystykę podłużnych szybkości ssania. Dłuższe klastry ssące mają większe prawdopodobieństwo wystąpienia tachykardii w klasterze i cięższe rodzaje fal ssących. Ta praca wykazała konieczność ulepszenia monitorowania danych LVAD.

HeartMate 3 LVAD firmy Abbott Inc. to odśrodkowa pompa o ciągłym przepływie z całkowicie lewitującym magnetycznie wirnikiem, umożliwiająca ruch bez tarcia, teksturowane powierzchnie mające kontakt z krwią w celu ustanowienia interfejsu tkankowego z krwią oraz szerokie szczeliny przepływu krwi między wirnikiem a jego obudową w celu zmniejszenia naprężeń ścinających a w konsekwencji uraz krwi.

Monitorowanie pracy pompy, a tym samym stanu serca za pomocą HeartMate 3 jest obecnie bardzo ograniczone do rzadkich plików dziennika z jednym wpisem danych co 15 minut i tylko ograniczoną liczbą wpisów. Ze względu na dane o niskiej rozdzielczości standardowe monitorowanie HM3 nie jest możliwe do oceny zdarzeń związanych z odsysaniem lub dogłębnej analizy interakcji między LVAD a pozostałą natywną czynnością serca.

Protokół badania Opracowane nowe metody opierają się wyłącznie na danych dotyczących przepływu pompy, silnika pompy i lewitacji magnetycznej. Metody te obejmują również ocenę zmienności rytmu serca i arytmii oraz ich wpływu na zdarzenia ssące HeartMate 3.

W tym badaniu nieinwazyjne rejestrowanie danych dotyczących pompy będzie wykonywane wyłącznie w spoczynku, z okazjonalnymi zmianami prędkości pod kontrolą echokardiografii. Rejestrowanie danych pompy z uderzenia na uderzenie/wysokiej rozdzielczości dla HeartMate 3 nie było wcześniej wykonywane, dlatego zarejestrowane dane pompy zostaną przeanalizowane i porównane z diagnostyką kliniczną w tym badaniu pilotażowym. Wcześniejsze testy wykonalności i bezpieczeństwa rejestrowania danych pompy zostały przeprowadzone w warunkach laboratoryjnych. Rejestracja danych pompy jest wykorzystywana wyłącznie do celów badawczych jako badanie obserwacyjne, a nie do celów diagnostycznych.

Odbiór danych o wysokiej rozdzielczości odbywa się za pomocą cewki zamontowanej na zewnątrz układu napędowego z tylko jednym stykiem (wspólna masa) do odsłoniętej metalowej obudowy złącza układu napędowego. W związku z tym jedynym metalowym połączeniem będzie połączenie przewodu wyrównawczego na zewnątrz metalowej obudowy złącza układu napędowego. Cewka odbiorcza nasłuchuje tylko pola magnetycznego przewodów przesyłających pakiety danych między pompą a sterownikiem peryferyjnym. Podczas badania nie ma potrzeby wymiany istniejącego peryferyjnego kontrolera LVAD HeartMate 3, dzięki czemu w żadnym momencie pompa nie zostanie zatrzymana.

Dane pacjentów na oddziale intensywnej terapii (OIOM) lub na oddziale normalnym są przechowywane w systemie ciągłej akwizycji danych (CDAS) na notebooku pracującym na zasilaniu bateryjnym, a następnie analizowane za pomocą mat-lab (MathWorks Inc., USA ) oparte na oprogramowaniu. Dla pacjentów ambulatoryjnych przenośny rejestrator danych (wymiary ok. 8cm x 5cm x 2cm, waga ok. 110g) zasilany baterią 9V pozwoli na ciągłą akwizycję danych przez okres do 2 miesięcy na karcie SD.

Rutynowo wszystkie parametry pompy są przechowywane w tak zwanym pliku dziennika, w postaci ciągów znaków oddzielonych ogranicznikami, zawierających wartości dziesiętne i szesnastkowe. Dane pliku dziennika są dostarczane ze sterownika pompy i samej pompy, które przechowują zarówno plik dziennika okresowego, jak i dziennika zdarzeń. Okresowe pliki dziennika, jak sama nazwa wskazuje, są tworzone w sposób ciągły i okresowy podczas pracy pompy, podczas gdy pliki dziennika zdarzeń dostarczają dodatkowych informacji, które są przechowywane tylko wtedy, gdy HeartMate 3 wykryje potencjalne zdarzenie niepożądane lub nieprawidłowe zachowanie pompy (np. arytmie, ssanie). Dlatego dane każdego pacjenta są zawarte w wielu zestawach czterech różnych plików dziennika (pliki dziennika okresowego i dziennika zdarzeń ze sterownika pompy oraz pliki dziennika okresowego i dziennika zdarzeń z samej pompy) ze zdefiniowanymi znacznikami czasu dla każdego zestawu parametrów.

Maksymalna pojemność plików dziennika to tylko 256 wpisów przy minimalnym interwale okresowego logowania wynoszącym 10 minut. Dlatego zdolność wykrywania m.in. zdarzenia ssania i nieprawidłowe działanie pompy spowodowane zmianami hemodynamicznymi należy oceniać za pomocą danych z systemu ciągłego gromadzenia danych o wysokiej rozdzielczości (CDAS) i rutynowo dostępnych plików dziennika, a następnie porównywać je ze sobą.

Dane dotyczące pompy będą zbierane z rutynowo dostępnych plików dziennika za pośrednictwem monitora urządzenia oraz z danych HeartMate 3 CDAS o wysokiej rozdzielczości, które można pobierać bezdotykowo co sekundę.

Dane pacjentów na OIOM-ie lub normalnym oddziale są przechowywane w systemie ciągłej akwizycji danych (CDAS) na notebooku działającym na zasilaniu bateryjnym, a następnie analizowane za pomocą oprogramowania opartego na mat-lab. Dla pacjentów ambulatoryjnych rejestrator mobilny pozwoli na ciągłą akwizycję danych przez okres do 2 miesięcy na karcie SD.

Podczas pooperacyjnego pobytu pacjenta na OIT i na oddziale normalnym dane pompy będą stale rejestrowane wraz ze wszystkimi rutynowo mierzonymi zmiennymi hemodynamicznymi. Kontekstowo z danymi pompy, podczas pooperacyjnego pobytu pacjenta na OIOM-ie i normalnym oddziale, EKG będzie stale pozyskiwane z monitorów klinicznych. Holterowskie zapisy EKG są rejestrowane raz przez 24 godziny podczas normalnego pobytu na oddziale i raz w domu po wizycie ambulatoryjnej 12 miesięcy po przyjęciu. Aplikacja Holtera EKG i pomiar parametrów pompy będą wykonywane podczas pobytu w szpitalu lub w domu, nie wymagając dodatkowego czasu oczekiwania pacjenta.

Dodatkowo, w przypadku pacjentów z wszczepionymi rozrusznikami serca/ICD lub rejestratorami pętlowymi, z danych dostarczanych przez te urządzenia zostaną również pobrane parametry częstości akcji serca i zmienności rytmu serca (oczywiście tylko wtedy, gdy ustawienie stymulatora/ICD pozwala na zmianę indywidualnego rytmu serca pacjenta wskaźnik).

Rejestracja EKG odbywać się będzie na monitorach klinicznych w czasie pobytu na OIT oraz za pomocą holtera EKG dla pacjentów ambulatoryjnych i pozaszpitalnych. Zostaną zastosowane SPSS i statystyki opisowe. Standardowe parametry zmienności rytmu serca i bardziej wyrafinowane parametry wykrywania wzorców arytmii, które są uzyskiwane z przepływu pompy i te same parametry uzyskiwane z sygnałów EKG lub, jeśli mają zastosowanie i są dostępne z wszczepionych rozruszników serca/ICD i rejestratorów pętlowych, zostaną opisane eksploracyjnie na podstawie średniej ± odchylenie standardowe lub mediana (rozstęp międzykwartylowy) i reprezentowane wizualnie przez histogramy i wykresy pudełkowe. Mają one jednak charakter czysto eksploracyjny w tym badaniu pilotażowym w celu sprawdzenia wykonalności i/lub praktyczności tych nieinwazyjnych metod oraz w późniejszym, większym badaniu w celu znalezienia możliwych korelacji, które również należy sprawdzić w badaniu kontrolnym . Po tym badaniu pilotażowym badanie kontrolne powinno zweryfikować hipotezę, że opracowane metody łatwej oceny funkcji serca podczas wspomagania LVAD mogą stanowić dodatkowe narzędzie do optymalizacji ochrony serca, zmniejszając w ten sposób zdarzenia niepożądane i optymalizując wyniki kliniczne.