Moderní přístup k diagnostice pacientů s aneuryzmatem abdominální aorty

Souhrn

Úvod: Aneuryzma abdominální aorty (AAA) je poměrně častý a závažný stav v cévní chirurgii. Diagnostika, indikační proces a léčebný postup se opírají o guidelines, dle kterých je zákrok indikován při průměru AAA nad 55 mm. Tento přístup však není ve všech případech zcela dostačující, a proto je naší snahou vytvoření moderního diagnostického nástroje s využitím počítačové modelace a analýzy napětí cévní stěny.

Metody: Na projektu spolupracujeme již deset let s inženýry z VUT Brno a VŠB Ostrava. V první, experimentální fázi projektu byl vytvořen návrh analytického nástroje, který umožňuje výpočet napětí cévní stěny AAA pomocí metody konečných prvků z běžně dostupných CT snímků, tento primární model byl v průběhu let upraven a výrazně zpřesněn na základě mechanických a histologických testů vzorků AAA získaných v průběhu otevřené resekce. Do výpočtů jsou navíc zapojeny i další konkrétní údaje, jako jsou tlak krve, pohlaví a materiálové charakteristiky.

Výsledky: Účinnost metody byla ověřena nejprve pomocí pseudoprospektivní studie s jasnou převahou analýzy napětí cévní stěny nad parametrem maximálního průměru. Metoda byla poprvé zapojena do praxe v průběhu restrikcí spojených s pandemií covid-19, kdy jsme byli na základě analýzy schopni určit, které AAA snese odklad a u kterých je riziko ruptury vysoké a je třeba provést intervenci navzdory restrikcím. Metoda dosáhla 100 % senzitivy a specificity, výrazně lepší ve srovnání s přístupem maximálního průměru.

Závěr: Metoda analýzy napětí cévní stěny AAA se zdá být významně přesnější než klasický indikační přístup založený pouze na maximálním průměru a umožňuje stanovení léčby na základě specifických parametrů daného pacienta.

Klíčová slova:

covid-19 pandemie – metoda konečných prvků – aneuryzma břišní aorty – indikační proces – napětí cévní stěny

ÚVOD

Jako aneuryzma abdominální aorty (AAA) je označován stav, kdy je maximální průměr abdominální (břišní) aorty větší než 3 cm, nebo je o 50 % větší, než je normální průměr aorty u daného jedince (nad nebo pod aneuryzmatem). AAA je ve většině případů asymptomatické a pacientovi nezpůsobuje buď žádné, nebo jen minimální subjektivní obtíže [1]. V případě ruptury AAA se jedná o urgentní stav s mortalitou 80−90 %.

• Epidemiologie

Výskyt AAA je typický pro populaci mužů nad 65 let s historií kouření a hypertenze, prevalence až 10 % [2]. Genetické zatížení také hraje výraznou roli při vzniku AAA, s návazností na mužské pohlaví. Dalším důležitým faktorem zvyšujícím výskyt AAA jsou genetické poruchy vaziva, jako jsou Marfanův syndrom a Ehlers-Danlos syndrom, u kterých je porušena pevnost cévní stěny a výrazně vyšší riziko vzniku AAA.

• Rizikové faktory

Klasická riziková triáda pro vznik AAA je mužské pohlaví, hypertenze a kouření [3]. Hypertenze působí na vznik AAA dvěma cestami. První je podporou vzniku aterosklerózy, která snižuje elasticitu cévní stěny abdominální aorty a vede k mikrotrhlinám v jednotlivých vrstvách, což má za následek oslabení cévní stěny. A druhým, ještě důležitějším mechanismem je působení samotného vysokého tlaku krve na stěnu tepny. Kouření je potvrzený rizikový faktor vzniku AAA, přibližně 90 % pacientů s AAA uvádí v anamnéze aktivní nebo dřívější kouření. Efekt kouření na vznik AAA je komplexní a zahrnuje podporu vzniku aterosklerózy a hypertenze a oxidativní stres stěny abdominální orty, která je poměrně široká a má chudší zásobení vasa vasorum v porovnání např. s hrudní aortou. Dalšími méně častými rizikovými faktory jsou určité infekce (tzv. mykotické AAA), trauma břišní dutiny nebo cystická mediální nekróza.

• Klinický obraz

Naprostá většina AAA je asymptomatická, pacientovi nečiní žádné subjektivní obtíže a jejich záchyt je náhodný při vyšetřování břišní dutiny pomocí zobrazovacích metod z důvodu jiného onemocnění [1]. Často je prvním záchytem AAA až jeho ruptura a přímé ohrožení života pacienta. V případě, že AAA činí pacientovi subjektivní obtíže, jedná se o tzv. symptomatické AAA, které je indikací k intervenčnímu zákroku nehledě na jeho maximální průměr. Tyto subjektivní obtíže bývají většinou v podobě bolestí břicha a bederní páteře, nebo mohou vystřelovat do skrota. Tyto obtíže se stupňují se vzrůstajícím tlakem krve, při jeho snížení se zmírní.

• Ruptura aneuryzmatu abdominální aorty

Ruptura AAA je urgentní stav s extrémně vysokou mortalitou pohybující se na hranici 90 %. Většina (65–75 %) pacientů s rupturou AAA zemře ještě před tím, než se dostane do nemocnice. Pokud je ruptura AAA lokalizována na zadní stěně, v místě kontaktu stěny AAA a páteře, dochází ke krvácení do retroperitoneálního prostoru, což vede ke zpomalení krvácení z otvoru ve stěně AAA. Takto může dojít až k dočasnému zastavení krvácení po naplnění retroperitoneálního prostoru určitým objemem krve a tím i k dočasné stabilizaci stavu pacienta do té doby, než dojde k protržení nástěnného peritonea a vylití krve do volné břišní dutiny. V tomto časovém „okně“ je možný transport pacienta k urgentnímu operačnímu výkonu. Pokud se pacient dostane na operační sál a je zahájen operační výkon v kombinaci s intenzivní resuscitační péčí, je i tak šance na přežití přibližně 50 %. Vzhledem k tomu, že AAA je u naprosté většiny pacientů asymptomatické, je často ruptura jeho prvním projevem. Symptomy ruptury AAA jsou kombinací kruté bolesti břicha a bederní oblasti zad, která může vystřelovat do třísel, defans musculare a rozvíjejícího se šokového stavu [4].

• Diagnostika

K orientační diagnostice AAA stačí v některých případech běžné fyzikální vyšetření, tedy pohmat břišní dutiny. Toto vyšetření je výtěžné v případech AAA u hubených pacientů, nebo větších AAA i u pacientů se silnější stěnou břišní. AAA je typicky hmatné jako pulzující rezistence vlevo od pupku. V případě symptomatického AAA nebo v případě ruptury AAA pociťuje pacient při tlaku na AAA výraznou bolest. K potvrzení přítomnosti AAA je však třeba využít zobrazovací metody [1,2], a to buď ultrazvukové vyšetření (UTZ), výpočetní tomografii (CT), nebo magnetickou rezonanci (MR). UTZ vyšetření je rychlé, relativně levné vyšetření nezatěžující pacienta radiačním zářením, které je výborné k vyhledání AAA. Jeho výtěžnost je však omezena konstitucí pacienta a nedokáže nám přesně interpretovat kompletní morfologii AAA. Nejvhodnější vyšetření u pacientů s AAA je CT angiografické (CT AG) vyšetření. Senzitivita CT AG vyšetření je téměř 100 % a kromě potvrzení přítomnosti AAA, intraluminálního trombu (ILT) a možnosti velmi přesného změření maximálního průměru AAA nám umožňuje i zhodnocení anatomických poměrů orgánů v dutině břišní a jejich vztahu k AAA (uretery, v. renalis l. dx.) (Obr. 1). MR angiografické vyšetření je v běžné praxi využíváno podstatně méně než CT AG. K vyhledávání pacientů s AAA jsou v některých zemích vytvořeny screeningové programy (např. v USA nebo ve Velké Británii). V rámci těchto screeningových programů jsou UTZ vyšetření podrobováni muži nad 65 let s historií kouření. V podmínkách ČR není zatím žádný takový screeningový program zavedený [5].

• Léčba AAA

Dle platných guidelines [6] je indikace k intervenční terapii založena na maximálním průměru asymptomatického AAA. Pokud je maximální průměr AAA větší než 5,5 cm, je indikováno řešení ať už ve formě otevřené resekce aneuryzmatu s náhradou cévní bifurkační protézou (Obr. 2), nebo jako endovaskulární intervence, tzv. EVAR (endovascular aneurysm repair) [7]. Pokud je průměr asymptomatického AAA menší než 5,5 cm, je pacient dispenzarizován a pravidelně sledován pomocí zobrazovacích metod. V takovém případě je nejprve provedeno CT AG vyšetření za půl roku od prvního záchytu AAA k vyloučení tzv. rychle rostoucího aneuryzmatu. Rychle rostoucí AAA je takové, jehož maximální průměr se zvětší o více než 0,5 cm za půl roku. V takovém případě je riziko ruptury aneuryzmatu výrazně vyšší a je indikována intervence bez ohledu na maximální průměr AAA. Pacienti se stabilním asymptomatickým AAA jsou sledování pomocí pravidelných UTZ vyšetření (ve většině případů po jednom roce). Součástí konzervativního postupu je i důsledná medikamentózní terapie hypertenze a hyperlipidemie v rámci prevence rizikových faktorů pro růst a rupturu AAA. V případě symptomatického AAA je indikována intervence bez ohledu na maximální průměr AAA.

• Malá aneuryzmata abdominální aorty

Dle platných guidelines je riziko ruptury AAA posuzováno pouze na základě jednoho parametru, a to maximálního průměru, to však nemusí být ve všech případech dostačující. Hranice 5,5 cm byla stanovena na základě empirických zkušeností, dle kterých je riziko ruptury AAA s průměrem menším než 5,5 cm nižší, než je riziko úmrtí v průběhu elektivního resekčního operačního zákroku, tedy méně než 3 % [6].

Navzdory tomuto doporučení existuje množství studií dokazujících, že riziko ruptury AAA s průměrem menším než 5,5 cm je výrazně vyšší. Na druhou stranu velké množství AAA s průměrem větším než 5,5 cm nikdy nepraskne a jsou nalezena jako náhodný pitevní nález u pacientů, kteří zemřeli z jiné příčiny. Dle některých prací je podíl malých AAA (tedy AAA s průměrem menším než 5,5 cm) 10–24 % ze všech prasklých AAA [8]. Z těchto pozorování vyplývá, že i významná část pacientů, kteří by byli na základě maximálního průměru jejich AAA indikováni k dispenzarizaci, jsou přímo ohroženi vysokým rizikem ruptury.

• Experimentální metody v diagnostice AAA

Výše uvedené nedostatky současných guidelines vedou v posledních dvou dekádách ke snaze o nalezení přesnějších parametrů a postupů, dle kterých by bylo možné určit riziko ruptury AAA, než je pouze jeho maximální průměr, a zavést individuálnější přístup k pacientovi s AAA.

Pozornost předních světových center se zaměřuje hlavně na metody matematické (numerické), které by měly být schopné přesněji určit riziko ruptury na základě analýzy snímků ze zobrazovacích metod (hlavně CT AG snímků). Podstata matematických metod je výpočet napětí cévní stěny AAA pomocí tzv. metody konečných prvků (finite element method − FEM) [9]. Hlavní myšlenka metod matematického modelování vychází z jednoduchého logického předpokladu, že k ruptuře AAA dochází ve chvíli, kdy napětí cévní stěny přesáhne její pevnost. Z mechanického pohledu je běžně používané kritérium maximálního průměru AAA založeno na Laplaceově zákoně, který říká, že napětí stěny válcového objektu se zvyšuje se zvětšujícím se průměrem objektu. Tento zákon je však validní pouze v případě ideálně válcového objektu se stabilním průměrem, tloušťkou stěny a rozložením tlaku, což však jistě neodpovídá reálně situaci AAA in vivo, kde se objevují další výrazné parametry, jako jsou kalcifikace, intraluminální trombus, různá tloušťka stěny, pozice páteře atd. Z popsaných vlastností můžeme snadno vyvodit, že hodnocení rizika ruptury AAA pouze na základě maximálního průměru neodpovídá komplexitě celého problému a využití jednoduchého Laplaceova zákona není zcela vhodné [10]. A proto matematické metody, které při výpočtu zahrnují všechny popsané vlivy, výrazně lépe odrážejí skutečné poměry v těle pacienta.

METODY

Na základě našich vlastních zkušeností s procentem malých AAA mezi všemi prasklými AAA v našem centru jsme se zapojili do projektu, jehož cílem je vytvoření funkčního algoritmu, který pomocí 3D počítačové modelace a výpočtu napětí cévní stěny AAA (pomocí metody konečných prvků) dokáže odhadnout riziko ruptury daného AAA. Na tomto projektu jsme spolupracovali s inženýry z Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky Fakulty strojního inženýrství Vysokého učení technického (VUT) v Brně a z VŠB – Technické univerzity v Ostravě, popis projektu a jeho výsledků je hlavním tématem tohoto článku.

3D modelace AAA a metoda konečných prvků

Základním pilířem matematické 3D modelace napětí cévní stěny AAA je metoda konečných prvků. Jedná se o velmi složitou a komplexní matematickou metodu, která je využívána hlavně v oborech strojního inženýrství (např. automobilová výroba nebo stavebnictví). Princip metody je znám již od počátku 40. let 20. století, ale širšího využití se jí dostává až s rozvojem počítačové techniky, která výrazně ulehčuje provádění složitých a početných výpočtů. Její princip spočívá v rozdělení spojitého kontinua (předmětu, např. stěny aneuryzmatu) do určitého (konečného) počtu malých prvků a zjišťované parametry (např. napětí) jsou určovány v jednotlivých uzlových bodech. Takto je možné přesně popsat zkoumaný problém i u těles se složitou geometrií a rozdílnými materiálovými vlastnostmi v jednotlivých částech předmětu (např. AAA s ILT) s minimální odchylkou od skutečného stavu [11].

Postup procesu modelování pomocí metody konečných prvků je následující (výrazně zjednodušeno pro potřeby medicínské publikace) – nejprve je z CT angiografických snímků za pomocí počítačového softwaru vytvořen 3D model cévní stěny AAA a intraluminálního trombu [12]. Následně je provedena diskretizace tohoto modelu, což znamená nahrazení nekonečného objemu modelu konečným počtem prvků, a tedy i uzlových bodů, což umožní výpočet napětí a deformací pro jednotlivé uzlové body (Obr. 3). Tyto hodnoty jsou graficky zaznamenány do původního 3D počítačového modelu, nejčastěji v podobě barevného spektra (Obr. 4).

Tvorba algoritmu analýzy napětí cévní stěny – biomechanický přístup

Z mechanického pohledu dochází k ruptuře AAA ve chvíli, kdy napětí cévní stěny převýší její pevnost. Z výše popsaného vyplývá, že metodu konečných prvků lze využít k výpočtu napětí cévní stěny v jednotlivých částech AAA a při srovnání s pevností cévní stěny v daném místě získáme index, který určí riziko ruptury daného AAA – tzv. rupture risk index (RRI).

Cílem experimentální části projektu bylo vytvořit funkční algoritmus (software), který by umožnil dostatečně přesnou modelaci napětí cévní stěny s využitím běžně dostupných CT angiografických snímků. Na počátku byl základní model dutého válce, který bylo však třeba upravit a přizpůsobit dle reálných fyzikálních charakteristik cévní stěny AAA. Tyto fyzikální charakteristiky bylo možné určit jen díky odběrům a testování vzorků stěny AAA získaných při elektivních resekcích. Proces úpravy algoritmu zahrnuje několik kroků. Prvním bylo provedení 3D modelace a FEM analýza napětí cévní stěny AAA z CT angiografických snímků pacienta (za použití běžného pacientova tlaku krve a hodnoty o 50 % vyšší – tlakové přetížení), který byl na základě guidelines indikován k resekci. Do výpočtu bylo kromě tvaru AAA zahrnuto i několik indexů, jako jsou pohlaví, tlak krve, přítomnost trombu a materiálové vlastnosti tkáně AAA [13]. V průběhu resekce byl odebrán vzorek tkáně přední stěny AAA včetně intraluminálního trombu (cca 4×4 cm), jehož fyzikální vlastnosti byly následně mechanicky otestovány a byla provedena histologická analýza (tloušťka stěny, zastoupení elastinu atd.) [14]. Takto získané informace byly zpětně srovnány s výsledky FEM analýzy a celý model byl upraven a zpřesněn na základě reálných vlastností stěny AAA. Celý proces byl zopakován se vzorky od více než sta pacientů [14].

V průběhu experimentální části bylo postupně vytvořeno několik verzí algoritmu a možností interpretace biomechanické analýzy, z nichž byly vybrány ty, které jsou nejsrozumitelnější pro lékaře v klinické praxi.

Hodnota napětí cévní stěny v místě, kde je největší, se označuje jako tzv. peak wall stress (PWS) neboli nejvyšší napětí cévní stěny. Hodnotu PWS vypočítá software automaticky a uvede ji v jednotkách kPa. Tato hodnota není příliš vhodná k využití pro běžnou praxi, protože pro běžnou lékařskou populaci nemá výpovědní hodnotu. Na základě analýzy PWS a maximálních průměrů AAA od několika stovek pacientů (včetně literárních zdrojů) byl vypočítán index hodnotící maximální riziko ruptury AAA v místě daného napětí cévní stěny tzv. peak wall rupture risk (PWRR) [15], je vypočítán zároveň s PWS v průběhu analýzy a nabývá hodnot od 0 do 1, kdy hodnota 0,5 znamená, že PWRR hodnoceného AAA je stejné jako riziko ruptury AAA o stejném průměru určené metodou maximálního průměru. Tento údaj je již pro klinickou praxi použitelný mnohem lépe než samotná hodnota napětí cévní stěny.

Výše popsaná metodika odpovídá deterministickému způsobu výpočtu, to znamená, že zadané parametry se nemění v průběhu výpočtu a jsou brány jako jedna daná číselná hodnota (průměr nebo medián). Avšak neznalost konkrétní tloušťky cévní stěny u každého pacienta AAA je klasicky uváděna jako nejdůležitější limitace celé analýzy vedoucí ke zkreslení výsledků. Ve snaze o snížení vlivu nejistoty vstupních dat (tloušťka stěny AAA a její pevnost) byl navržen další index vypočítaný s použitím pravděpodobnostní metody výpočtu. Rozdíl spočívá v tom, že místo jednoho čísla se vstupní parametry udávají v podobě statistické distribuce daného parametru zjištěné z in vitro testů. Takto získaný index je označován jako probabilistic rupture risk index (PRRI) a jeho smyslem je určit, s jakou pravděpodobností je pevnost cévní stěny nižší než PWS [16]. Výsledná hodnota tohoto indexu se udává v procentech.

VÝSLEDKY

Validace účinnosti analýzy napětí cévní stěny (zaslepená studie)

Jelikož hodnocení napětí cévní stěny v rámci projektu probíhalo u pacientů před resekcí AAA, nebylo možné validně zhodnotit, zda by u konkrétního pacienta při vysokém PRRI k ruptuře v blízké době opravdu došlo, a naopak, zda nízké PRRI znamená, že AAA zůstane stabilní i delší dobu po analýze.

K validaci vytvořeného algoritmu byl tedy navržen postup pseudoprospektivní, u kterého byl hodnocen soubor CT AG snímků od pacientů s dlouhodobě stabilními AAA a snímky od pacientů, u kterých je známo, že v blízké budoucnosti došlo k ruptuře AAA. Celé hodnocení probíhalo zaslepeně a byla hodnocena senzitivita a specificita tří základních parametrů hodnotících riziko ruptury: PRRI, PWRR a maximálního průměru [17].

Do studie byla použita data celkem od 43 pacientů, z tohoto počtu mělo 22 pacientů průměr AAA nad 5,5 cm a 21 pacientů průměr pod 5,5 cm. V souboru bylo 12 žen, z toho 5 s velkým AAA a 7 malým AAA. U mužů bylo rozložení mezi malými a velkými AAA 17 pro velká AAA a 14 malá AAA. K ruptuře došlo ve sledovaném souboru u 19 pacientů (z toho 13 pacientů s velkým AAA a 6 pacientů s malým AAA). Rozdílnost v rozložení vstupních parametrů byla testována mezi skupinou pacientů s rupturou a bez ruptury AAA pomocí neparametrického Man-Whitney testu. Schopnost predikovat rupturu AAA byla u všech tří metod hodnocena v časovém intervalu 1, 3, 6, 9, 12, 18 a 24 měsíců od provedeného CT vyšetření, k čemuž byl také použit neparametrický Man-Whitney test. Analýza ROC (receiver operator charakteristics) byla také použita pro každý časový interval ke zhodnocení senzitivity a specificity všech tří metod (plocha pod křivkou).

Plocha pod křivkou ROC (Graf 1) určuje schopnost predikovat riziková AAA pro všechny tři hodnocené metody. ROC křivka blíže hornímu levému rohu demonstruje vyšší schopnost PRRI a PWRR při identifikaci rizikových AAA. Tato hodnota se pro všechny hodnocené metody snižuje s prodlužujícím se časovým intervalem od diagnostického CT angiografického vyšetření.

Využití algoritmu analýzy napětí cévní stěny v klinické praxi

I když jsou výsledky získané z experimentální části projektu i ze zaslepené studie velmi pozitivní a jasně demonstrují vyšší efektivitu metod využívajících analýzu napětí cévní stěny při odhadu rizika ruptury AAA v porovnání s klasickým hodnocením pouze na základě maximálního průměru, nelze pouze na základě těchto výsledků zapojit novou metodu do klinické praxe bez předchozí validace pomocí klinické studie. Zpočátku jsme tedy využívali nový diagnostický nástroj pouze jako doplňkový zdroj informací u pacientů s hraničními AAA indikovanými k resekci na základě maximálního průměru, kteří však měli závažné komorbidity významně zvyšující riziko případného operačního zákroku (zároveň pacienti nevhodní k EVAR).

Bezprecedentní situace vznikla se začátkem pandemie covid-19, kdy bylo v důsledku vládních nařízení nutné zastavit nebo co nejvíce omezit veškerou elektivní operační činnost, což zahrnovalo i pacienty s AAA (jak pacienty s již plánovanou operací, nebo nově zachycené pacienty v průběhu pandemie). V takové situaci bylo třeba rozhodnout, u kterých AAA je možné odložit operační zákrok na období po zlepšení pandemické situace a která AAA odklad nesnesou pro vysoké riziko ruptury. Vznikla tedy ideální situace pro zapojení nového pomocného diagnostického nástroje, který nám pomohl se stratifikací pacientů, a zároveň bylo možno tento postup ověřit v praxi.

V období mezi 5. 5. a 18. 7. 2020 bylo metodou analýzy napětí cévní stěny otestováno celkem 19 pacientů s AAA (5 žen, 14 mužů), z toho u 7 pacientů byl zrušen termín již naplánované operace AAA a 12 dalších bylo v tomto období nově zachyceno a k operaci indikováno. Hodnoty maximálního průměru AAA se pohybovaly v rozmezí 49–83 mm. CT angiografické snímky společně s hodnotami krevního tlaku a základními anamnestickými údaji byly postupně odesílány týmu inženýrů z VŠB – Technické univerzity v Ostravě, kteří prováděli analýzu napětí cévní stěny AAA dle výše popsaného algoritmu. Výsledky provedené analýzy byly zasílány zpět cévně-chirurgickému týmu, a to ve všech případech nejpozději do tří dnů.

Detailní popis průběhu analýzy napětí cévní stěny přesahuje rámec této publikace. Je však třeba zdůraznit, že do analýzy byla zahrnuta specifická geometrie AAA každého pacienta, jeho krevní tlak (pro výpočet se používá tlak v přetížení, tedy běžný tlak krve + 50 %), geometrie intraluminálního trombu (počítaná dle specifických materiálových vlastností pro trombus) a hodnota tloušťky a pevnosti cévní stěny AAA. Všechny materiálové vlastnosti stěny AAA byly získány v průběhu předchozích experimentálních projektů.

Z celkového počtu 19 pacientů s AAA jich bylo 12 vyhodnoceno jako „bezpečná AAA“ (PRRI <3 %), 6 pacientů bylo vyhodnoceno jako „riziková AAA“ (PRRI >3 %) a 1 pacient byl vyhodnocen jako „vysoce rizikové AAA“ (PRRI >10 %). Všem sedmi pacientům s PRRI >3 % byla navržena resekce v co nejkratším čase bez ohledu na pandemické restrikce. Zde jsme však narazili na další úskalí spojené s pandemickou situací, a to strach pacientů z nákazy covid-19 v průběhu hospitalizace (naše centrum bylo jednou z nemocnic určených k hospitalizaci pacientů s covid-19), z celkového počtu 19 pacientů indikovaných k operační resekci AAA (ať už ve zrychleném režimu, nebo po ukončení pandemických opatření) jich zákrok z tohoto důvodu odmítlo 8, z toho 3 pacienti s PRRI >3 %. U žádného z těchto pacientů nedošlo do konce sledování k ruptuře AAA. Průměrná délka sledování pacientů v rámci studie byla 459 dní. Největší AAA vyhodnocené jako bezpečné mělo průměr 87 mm (PRRI 2,3 %) a naopak nejmenší AAA vyhodnocené jako rizikové mělo průměr 59 mm (PRRI 9,1 %) (Obr. 5).

DISKUZE

Bezprecedentní situace způsobená pandemií covid- 19, při které vznikla nutnost odložení obrovského počtu plánovaných operačních výkonů ve všech chirurgických oborech, způsobila u mnohých pacientů nebezpečí z prodlení a zhoršení jejich stavu. Cévní chirurgie není výjimkou, např. pacienti s křečovými žilami čekají na plánovanou operaci v podstatě od začátku roku 2020 a u mnohých pacientů s chronickou končetinu ohrožující ischemií vedlo odkládání plánovaných revaskularizací (hlavně z počátku pandemie, kdy byla opatření nejpřísnější) ke zhoršení stavu ischemických defektů a ohrožení vysokou amputací. U pacientů s asymptomatickými AAA (které tento stav potenciálně ohrožuje vysokým rizikem úmrtí) jsme se pokusili o řešení situace zapojením výše popsaného pomocného diagnostického přístupu. Zároveň nám nutnost odložení plánovaných resekcí AAA umožnila sledovat vývoj stavu pacientů a korelaci s výsledky naší analýzy, což za normálního stavu není možné, protože pokud je pacient indikován k operaci, tak ji většinou podstoupí nejpozději do měsíce od indikace, a dlouhodobé sledování vývoje AAA tak není možné.

Zároveň jsme otestovali naši schopnost multidisciplinární spolupráce s inženýry, kteří analýzu prováděli, což vedlo postupně ke zrychlení celého procesu analýzy a předávání informací mezi oběma pracovišti.

Senzitivita testované pomocné diagnostické metody dosáhla 100 %, kdy u žádného pacienta, který byl označen jako bezpečný, nedošlo v průběhu sledování k ruptuře. U specificity je situace složitější, 6 pacientů bylo označeno za rizikové, ale u žádného také nedošlo v průběhu sledování k ruptuře, takové případy můžeme označit za falešně pozitivní. U tří pacientů byl sledovací interval natolik krátký, že nelze provést jasný závěr, a pokud tyto pacienty vyřadíme z výpočtu, tak specificita metody vychází na 25 % (4/16). Kdybychom však stejným způsobem srovnávali senzitivitu a specificitu indikace založené pouze na maximálním průměru AAA, tak dosáhneme senzitivity stejné, ale specificita bude výrazně horší, a to 93,7 % (15/16 – jeden pacient měl AAA s průměrem menším než 55 mm). Takové srovnání jasně dokazuje větší přesnost metody analýzy napětí cévní stěny, kdy při stejné senzitivitě je specificita metody o 69 % nižší. Samozřejmě musíme myslet na to, že analýza napětí cévní stěny se vztahuje na danou chvíli, ve které bylo provedeno CT angiografické vyšetření a AAA může dále růst, čímž dojde časem i ke změně v hodnotě PRRI, nicméně pokud vezmeme v potaz fakt, že až u 25−50 % neoperovaných AAA nikdy k ruptuře nedojde (velká AAA nalezená při pitvách pacientů zemřelých z jiného důvodu), tak lze předpokládat, že i značná část pacientů s AAA o průměru nad 55 mm a nízkými hodnotami PRRI by ve skupině bezpečných případů zůstala do konce života bez nutnosti provedení rozsáhlé resekční operace.

Jednou z hlavních výhod metody analýzy napětí cévní stěny oproti hodnocení rizika ruptury AAA jen na základě maximálního průměru je využití více vstupních parametrů, které umožňují přizpůsobit analýzu na míru danému pacientovi. I když je většina parametrů pro analýzu zadána velmi přesně (např. pohlaví, přítomnost a tvar ILT, tlak krve v čase CTAG a samotné CTAG snímky), je nutno podotknout, že i v našem případě zůstávají některé parametry konkrétního pacienta neznámé. Jedná se hlavně o tloušťku a pevnost cévní stěny AAA, které není možno přesně určit bez histologického a mechanického vyšetření. Tyto tzv. nejisté parametry jsou tedy do analýzy zadávány jako průměr (nebo u nového algoritmu přesněji jako rozptyl) hodnot získaných z histologických a mechanických testů vzorků stěny AAA odebraných v průběhu experimentální fáze projektu. Právě zadávání rozptylu hodnot nejistých parametrů výrazně zvyšuje přesnost celé analýzy a staví námi představený algoritmus na přední pozici mezi obdobnými postupy vyvíjenými na jiných cévně chirurgických centrech ve světě. Nicméně při hodnocení jakékoliv metodiky analýzy napětí cévní stěny AAA jsou i výsledky publikované jinými centry shodně přesnější než použití klasického přístupu maximálního průměru AAA [15−17].

Kromě extrémní situace, jakou je pandemie covid- 19 spojená s významnými restrikcemi elektivní péče, je samozřejmě možné využití metody analýzy napětí cévní stěny i v běžné klinické praxi, a to hlavně u pacientů, kteří mají kromě AAA vážné komorbidity významně zvyšující riziko elektivního zákroku (navíc u pacientů nevhodných k EVAR, který je obecně šetrnější) nebo mají i jiné potenciálně život ohrožující onemocnění (např. zhoubný nádor), a je třeba se rozhodnout, který z obou stavů má v operačním řešení přednost. I v takové situaci by mohla analýza napětí cévní stěny AAA přispět k rozhodnutí, zda u pacienta pokračovat v dispenzarizaci, zda nejprve řešit případnou rizikovou komorbiditu nebo zda je AAA natolik rizikové, že je třeba provést resekci i přes ostatní nepříznivé komorbidity.

Samozřejmě k tomu, aby mohla být metoda analýzy napětí cévní stěny AAA zapojena do běžné klinické praxe, je třeba její úplné zhodnocení v rámci klinické studie, do té doby může být tato metoda využívána jen jako pomocný diagnostický nástroj za výjimečných situací, jakou je třeba právě pandemie covid-19.

ZÁVĚR

Naše zkušenosti s metodou analýzy napětí cévní stěny AAA získané nejen v průběhu experimentálního projektu, ale také přímo z klinické praxe v průběhu pandemie covid-19 jsou velmi pozitivní a tato metoda se zdá být významně přesnější než klasický indikační přístup založený pouze na maximálním průměru AAA a umožňuje stanovení diagnózy na základě specifických parametrů daného pacienta, což by v budoucnu mohlo vést k individualizaci a zpřesnění celého diagnostického procesu, a tedy i ke zvýšení bezpečí pacientů s AAA. Zároveň nás tyto doposud pozitivní výsledky motivují k provedení klinické studie, která by mohla umožnit využití této metody v každodenní klinické praxi.

Seznam zkratek:

AAA     − aneuryzma abdominální aorty

CT       − výpočetní tomografie

CT AG − CT angiografie

EVAR  − endovascular aneurysm repair

FEM   − finite element method

ILT      − intraluminální trombus

MR      − magnetická rezonance

PRRI   − probabilistic rupture risk index

PWRR − peak wall rupture risk

PWS   − peak wall stress

ROC   − receiver operator charakteristics

RRI     − rupture risk index

TK       − tlak krve

UTZ     − ultrazvuk

VŠB    − Vysoká škola báňská

VUT    − Vysoké učení technické

Konflikt zájmů

Autoři článku prohlašují, že nejsou v souvislosti se vznikem tohoto článku ve střetu zájmů a že tento článek nebyl publikován v žádném jiném časopise, s výjimkou kongresových abstrakt a doporučených postupů.

MUDr. Luboš Kubíček, Ph.D.

II. chirurgická klinika, FN u sv. Anny v Brně

Pekařská 53

656 91 Brno

e-mail: lubos.kubicek@fnusa.cz

ORCID: 0000-0003-1001-8768.