Choroba serca
Rokowania, prognozy i postęp choroby
Niewydolność serca (HF) pozostaje jednym z kluczowych wyzwań kardiologii, charakteryzując się rosnącą częstością występowania i wysoką śmiertelnością. Rokowanie u pacjentów z HF zależy od wielu czynników, w tym wieku (5-letni wskaźnik przeżycia: 79% dla <65 lat vs. 50% dla ≥75 lat), frakcji wyrzutowej lewej komory (LVEF <40% wiąże się z wyższym ryzykiem zgonu), klasy czynnościowej NYHA, biomarkerów takich jak BNP, parametrów nerkowych (GFR), liczby hospitalizacji (HR 3,2; 95% CI 2,8-3,5 po hospitalizacji), ciśnienia tętniczego, parametrów hematologicznych oraz statusu socjoekonomicznego i chorób współistniejących. Metaanaliza z 2019 roku wskazuje na przeżywalność w HF na poziomie 87% po 1 roku, 73% po 2 latach, 57% po 5 latach i 35% po 10 latach. Wydolność fizyczna oceniana testem 6MWT oraz ultrasonografia płuc (LUS) z oceną linii B stanowią istotne narzędzia prognostyczne, a szczytowe VO2 pozostaje złotym standardem w ocenie rokowania.
- Prognozy w chorobie serca (Heart disease Prognosis)
- Czynniki wpływające na rokowanie
- Wskaźniki przeżycia i hospitalizacji
- Modele predykcyjne w chorobie serca
- Nomogramy i modele predykcji śmiertelności wewnątrzszpitalnej
- Wydolność fizyczna a rokowanie
- Ultrasonografia płuc w prognozowaniu
- Ograniczenia i przyszłe kierunki
- Wnioski
Prognozy w chorobie serca (Heart disease Prognosis)
Choroba serca, a szczególnie niewydolność serca (HF), stanowi jedno z głównych wyzwań współczesnej kardiologii, będąc jedyną chorobą układu sercowo-naczyniowego o stale rosnącej częstości występowania. Określenie rokowania u pacjentów z chorobą serca jest kluczowe dla podejmowania odpowiednich decyzji terapeutycznych, w tym kwalifikacji do implantacji urządzeń wszczepialnych czy zabiegów chirurgicznych, w tym przeszczepu serca.1 Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie aktualnych metod prognozowania i oceny ryzyka w chorobie serca, ze szczególnym uwzględnieniem niewydolności serca.
Czynniki wpływające na rokowanie
Rokowanie w chorobie serca zależy od wielu czynników, które należy oceniać łącznie, ponieważ żaden pojedynczy marker nie jest wystarczający do precyzyjnej oceny ryzyka.2 Do najważniejszych czynników wpływających na rokowanie należą:
- Wiek i płeć – metaanaliza z 2019 roku wykazała, że 5-letni wskaźnik przeżycia dla osób poniżej 65 roku życia wynosił około 79%, podczas gdy dla osób w wieku 75 lat i starszych wynosił około 50%3
- Frakcja wyrzutowa lewej komory (LVEF) – pacjenci z EF poniżej 40% mogą mieć wyższe ryzyko zgonu z powodu niewydolności serca4
- Klasa czynnościowa według NYHA – klasyfikacja Nowojorskiego Towarzystwa Kardiologicznego nadal jest przydatna do oceny ciężkości zespołu, tolerancji wysiłku i rokowania u pacjentów z niewydolnością serca5
- Biomarkery – w tym BNP (peptyd natriuretyczny typu B), który jest jednym z pięciu najważniejszych czynników predykcyjnych ryzyka zgonu6
- Parametry nerkowe – wskaźnik filtracji kłębuszkowej (GFR) stanowi istotny czynnik rokowniczy7
- Liczba hospitalizacji – stanowi najważniejszy czynnik predykcyjny w prognozowaniu 3-letniego przeżycia u pacjentów z przewlekłą niewydolnością serca8
- Ciśnienie tętnicze – zarówno skurczowe, jak i rozkurczowe ciśnienie krwi mają istotne znaczenie rokownicze9
- Parametry hematologiczne – bezwzględna wartość limfocytów, stężenie albuminy w surowicy, hemoglobina i całkowity cholesterol10
- Status socjoekonomiczny – niski status społeczno-ekonomiczny w wieku dorosłym i dzieciństwie wiąże się z gorszymi wynikami leczenia niewydolności serca11
- Choroby współistniejące – obecność chorób współistniejących, takich jak choroba wieńcowa, może wpływać na długość życia12
Wskaźniki przeżycia i hospitalizacji
Wskaźniki zachorowalności i śmiertelności po wystąpieniu objawowej niewydolności serca są wysokie, choć zgłaszano różne wskaźniki śmiertelności, co prawdopodobnie odzwierciedla różnice demograficzne, stopień zaawansowania choroby i stosowanie odpowiedniego leczenia.13 Metaanaliza z 2019 roku szacuje następujące wskaźniki przeżycia dla niewydolności serca wszystkich typów:
- 1 rok: 87%
- 2 lata: 73%
- 5 lat: 57%
- 10 lat: 35%14
Potrzeba hospitalizacji jest ważnym markerem złego rokowania. Badanie danych 7572 pacjentów z przewlekłą niewydolnością serca z obniżoną lub zachowaną frakcją wyrzutową lewej komory w badaniach CHARM wykazało, że śmiertelność wzrosła po hospitalizacjach z powodu niewydolności serca, nawet po skorygowaniu o wyjściowe czynniki predykcyjne zgonu (współczynnik ryzyka [HR] 3,2; 95% CI 2,8-3,5). Zwiększone ryzyko zgonu było najwyższe w ciągu jednego miesiąca od wypisania i stopniowo zmniejszało się z czasem.15
Modele predykcyjne w chorobie serca
Rozwój modeli predykcyjnych dla oceny ryzyka w chorobie serca stanowi ważny obszar badań, mający na celu bardziej precyzyjne prognozowanie i planowanie leczenia. Obecnie istnieje wiele różnych modeli, wykorzystujących zarówno tradycyjne metody statystyczne, jak i zaawansowane techniki uczenia maszynowego.
Modele oparte na danych klinicznych
Wykorzystując dane dostępne w elektronicznej dokumentacji medycznej, można opracować szereg modeli prognozowania ryzyka złych wyników u pacjentów z niewydolnością serca. Badania wykazały, że stosunkowo prosty model jest równie skuteczny jak bardziej złożony model, ale wszystkie modele prognozują z jedynie umiarkowaną dokładnością.16 Model ryzyka może być cenny dla priorytetowego traktowania centralnych wysiłków programu zarządzania chorobami, stratyfikując pacjentów według ich bezwzględnego ryzyka złych wyników.17
Łatwo dostępne dane z elektronicznej dokumentacji medycznej można połączyć, aby przewidzieć ryzyko złych wyników u pacjentów z niewydolnością serca. Model ryzyka pokazał, że pacjenci w najwyższym kwintylu byli około 3 razy bardziej narażeni na złe wyniki niż pacjenci w najniższym kwintylu ryzyka.18
Mimo zidentyfikowania wielu markerów i modeli złego rokowania, decyzje kliniczne i wytyczne w niewydolności serca nadal opierają się głównie na kilku podstawowych parametrach, takich jak obecność objawów niewydolności serca (klasa NYHA), LVEF oraz czas trwania i morfologia kompleksu QRS.19
Modele oparte na uczeniu maszynowym
W ostatnich latach uczenie maszynowe stało się cennym narzędziem do diagnozowania i prognozowania chorób serca poprzez analizę danych zdrowotnych.20 Badania wykazały potencjał różnych algorytmów uczenia maszynowego w prognozowaniu ryzyka chorób sercowo-naczyniowych:
- Naiwny klasyfikator Bayesa i sieci neuronowe RBF – osiągnęły dokładność 94,78% w przewidywaniu obecności wieńcowej choroby sercowo-naczyniowej21
- Learning Vector Quantization – osiągnął najwyższą dokładność klasyfikacji wynoszącą 98,78%, ze swoistością 97,1% i czułością 97,91%22
- Perceptron wielowarstwowy (MLP) – wykazał wyższą dokładność przewidywania na poziomie 82,47% w porównaniu z modelem K-NN z wartością dokładności 73,77%23
- Maszyna wektorów nośnych (SVM) – wykazała lepszą wydajność z dokładnością 82,5% spośród wszystkich klasyfikatorów używanych w klasyfikacji chorób serca24
Celem prognozowania chorób sercowo-naczyniowych jest opracowanie dokładnych i wiarygodnych modeli, które mogą ocenić ryzyko rozwoju różnych stanów sercowo-naczyniowych u danej osoby, umożliwiając wczesną interwencję, spersonalizowane leczenie i ostatecznie zmniejszenie obciążenia chorobami serca dla zdrowia publicznego.25
Modele oparte na głębokim uczeniu
Głębokie uczenie stanowi obiecujący kierunek w prognozowaniu chorób sercowo-naczyniowych. System SEER (Survival ElEctRic), oparty na głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej, może dokładnie przewidywać długoterminowe ryzyko śmiertelności sercowo-naczyniowej i chorób na podstawie samego spoczynkowego EKG.26
SEER przewiduje 5-letnią śmiertelność sercowo-naczyniową z obszarem pod krzywą ROC (AUC) wynoszącym 0,83 w zestawie testowym na Uniwersytecie Stanforda oraz z AUC wynoszącym odpowiednio 0,78 i 0,83 podczas niezależnej oceny w Cedars-Sinai Medical Center i Columbia University Irving Medical Center.27 Pacjenci w górnej jednej trzeciej wyniku SEER byli bardziej narażeni na rozwój szeregu incydentów chorób sercowo-naczyniowych.28
Innym przykładem jest model głębokiego uczenia oparty na fotopletyzmografii (PPG-DLS), który przewiduje dziesięcioletnie ryzyko poważnych zdarzeń sercowo-naczyniowych (MACE: zawał mięśnia sercowego bez skutku śmiertelnego, udar i śmierć sercowo-naczyniowa) na podstawie tylko wieku, płci, statusu palenia i PPG jako predyktorów.29 Model ten wykazał wartość C-statystyki 71,1% (95% CI [69,9, 72,4]).30
Nomogramy i modele predykcji śmiertelności wewnątrzszpitalnej
Nomogram jest skutecznym narzędziem do oceny ryzyka. Zapewnia prostą graficzną reprezentację złożonych statystycznych modeli predykcyjnych i jest również odpowiedni do analizy prognostycznej indywidualnych pacjentów.31
Wieloczynnikowa analiza logistyczna wykazała, że wiek, rasa, norepinefryna, dopamina, fenylepinefryna, wazopresyna, wentylacja mechaniczna, intubacja, niewydolność wątroby, częstość akcji serca, częstość oddechów, temperatura, skurczowe ciśnienie krwi, luka anionowa, azot mocznikowy we krwi, kreatynina, chlorek, średnia objętość krwinki (MCV), szerokość rozkładu objętości krwinek czerwonych (RDW) i liczba białych krwinek (WBC) są czynnikami prognostycznymi przeżycia pacjentów z niewydolnością serca.32
Wydolność fizyczna a rokowanie
Pacjenci z niewydolnością serca, którzy wykazują słabą wydolność fizyczną w 6-minutowym teście chodu (6MWT), w Short Physical Performance Battery (SPPB) i w teście prędkości chodu, mają gorsze rokowanie w porównaniu z pacjentami z dobrą wydolnością fizyczną pod względem zwiększonego ryzyka hospitalizacji lub zwiększonego ryzyka śmiertelności.33
Pacjenci z HFrEF, HFpEF i ostrą niewydolnością serca, którzy wykazali słabą wydolność fizyczną w 6MWT, zgłosili wyższe ryzyko śmiertelności z wszystkich przyczyn [HR=2,29 95%CI (1,86-2,82), p<0,001] niż pacjenci, którzy wykazali dobrą wydolność fizyczną.34
Szczytowe VO2 pozostaje złotym standardem w przewidywaniu wyniku w niewydolności serca.35
Ultrasonografia płuc w prognozowaniu
Ultrasonografia płuc (LUS) pojawiła się jako prosta, szybka i nieinwazyjna metoda dynamicznej oceny zastoju płucnego, który jest głównym czynnikiem prognostycznym i celem terapeutycznym w ostrej niewydolności serca (AHF).36
Obecność linii B przy wypisie jest istotnie związana z wyższym ryzykiem śmiertelności w ciągu 30 dni. Związek między liczbą linii B a statusem życiowym przy wypisie po 30 dniach jest statystycznie istotny z wartością p < 0,001.37 Brak ustąpienia linii B przy wypisie wydaje się być związany z wysokim ryzykiem zdarzeń niepożądanych, takich jak konsultacja w SOR, ponowne przyjęcie z powodu AHF i śmiertelność z wszystkich przyczyn.38
Ograniczenia i przyszłe kierunki
Pomimo identyfikacji wielu markerów i modeli złego rokowania, wszystkie przedstawione modele wykazały jedynie umiarkowane prawdopodobieństwo przewidywania śmierci w niewydolności serca.39 Wciąż trwają badania mające na celu ocenę potencjalnych nowych czynników predykcyjnych.40
Głównym ograniczeniem istniejących modeli jest to, że analizowany zestaw danych ma ograniczony zakres atrybutów i wielkość próby.41 Przyszłe badania mogłyby obejmować analizę statystyczną modelu na rozbieżnych zestawach danych, takich jak zestaw danych UK Biobank, Uniwersytet Federico II, zestaw danych Statlog dla chorób serca i zestaw danych szpitala NEU dla chorób serca.42
Zamiast opracowywać kolejne podobne modele prognozowania ryzyka chorób układu krążenia dla populacji ogólnej, w erze dużych i połączonych zestawów danych, powinniśmy skupić się na zewnętrznej walidacji i bezpośrednim porównaniu obiecujących istniejących modeli ryzyka chorób układu krążenia, dostosowywaniu tych modeli do lokalnych uwarunkowań, badaniu, czy mogą być rozszerzone o nowe predyktory, i wreszcie ilościowym określeniu klinicznego wpływu najbardziej obiecujących modeli.43
Wnioski
Prognozowanie w chorobie serca, szczególnie w niewydolności serca, jest złożonym zagadnieniem wymagającym uwzględnienia wielu czynników. Obecność objawów niewydolności serca, frakcja wyrzutowa lewej komory, biomarkery sercowe, parametry nerkowe, liczba hospitalizacji oraz wydolność fizyczna to najważniejsze czynniki wpływające na rokowanie.
Rozwój modeli prognozowania, zarówno tradycyjnych, jak i opartych na uczeniu maszynowym, oferuje nowe możliwości w stratyfikacji ryzyka pacjentów z chorobą serca. Jednak pomimo postępu technologicznego, wszystkie modele wykazują jedynie umiarkowaną dokładność w przewidywaniu śmiertelności.
Przyszłe badania powinny skupić się na walidacji istniejących modeli i ich adaptacji do lokalnych warunków, a także na badaniu potencjalnych nowych biomarkerów i czynników predykcyjnych, które mogłyby poprawić dokładność prognozowania w chorobie serca.
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.