Прогнозирование сроков нормализации сердечной функции после операций с искусственным кровообращением

Objective: to study the prognostic value and correlations of hemodynamic parameters during operations under extracorporeal circulation (EC), as well as the possibilities of mathematically predicting the time that takes to recover the normal function of the heart operated on.Subjects and methods: Ninety-three patients (88 males and 5 females) who had undergone myocardial revascularization under EC were examined. The standard intraoperative monitoring involved pulmonary arterial catheterization and transesophageal echocardiography (TEEcho-CG) The duration of postopertative inotropic therapy was recorded. Multiple linear regression analysis was used to comparatively assess the prognostic value of hemodynamic parameters.Results: At the end of surgery, left ventricular ejection fraction, pulmonary artery wedge pressure, and cardiac index were established to be significant predictors of the duration of using cardiotonics. The analysis permitted the prognostic value of the established hemodynamic predictors to be depicted as a linear regression equation. It was shown to be clinically applied.Conclusion. The study revealed the significant intraoperative hemodynamic predictors of recovery of the function of the myocardium after its revascularization under EC. The proposed procedure for interpreting the data obtained, by using a Swan-Ganz catheter and TEEcho-CG, predicts the duration of required sympathomimetic therapy and hence the time of recovery of normal function of the heart operated on. Цель исследования . Изучение прогностической значимости и взаимосвязей параметров гемодинамики при операциях с искусственным кровообращением, а также возможности математического прогнозирования сроков, необходимых для восстановления нормальной функции оперированного сердца.Материалы и методы. Обследовали 93 больных (88 мужчин и 5 женщин), перенёсших реваскуляризацию миокарда с искусственным кровообращением (ИК). Стандартный интраоперационный мониторинг включал катетеризацию лёгочной артерии и чреспищеводную эхокардиографию (ЧПЭхо-КГ). Регистрировали длительность послеоперационной инотропной терапии. Для сравнительной оценки прогностического значения гемодинамических параметров использовали множественную линейную регрессию.Результаты. Установили, что в конце операции значимыми предикторами продолжительности введения кардиотоников оказались фракция изгнания левого желудочка, заклинивающее давление лёгочной артерии, сердечный индекс. Выполненный анализ позволил описать прогностическое значение установленных гемодинамических предикторов в виде уравнения линейной регрессии. Показана возможность его использования в клинической практике.Заключение. Исследование выявило достоверные интраоперационные гемодинамические предикторы восстановления функции миокарда после его реваскуляризации в условиях ИК. Предлагаемая методика интерпретации данных, полученных с помощью катетера Swan-Ganz и ЧПЭхо-КГ, позволяет прогнозировать продолжительность необходимой симпатомиметической терапии и, следовательно, сроки восстановления полноценной функции оперированного сердца.

Различные варианты контроля и коррекции функции сердца при операциях с искусственным кровообращением

Objective: to comparatively evaluate the efficiency of intensive care measures chosen on the basis of traditional monitoring of central hemodynamics (CH) or on that of the data of transesophageal echocardiography (TE echoCG).Materials and methods: 50 patients were examined at coronary bypass surgery under extracorporeal circulation. Under a prospective comparative analysis were two algorithms of treatment policy: maintenance of cardiac index, by using the maximum volemic load, or that of left ventricular systolic function under guidance of transesophageal echocardiography.Results: Significantly (p<0.05) larger doses of dopamine and/or dobutamine were required to maintain adequate left ventricular systolic function. However, this treatment policy showed much better (p<0.05) circulatory parameters in the postperfusion period. At the same time the duration of postoperative inotropic therapy in these patients proved to be significantly (p<0.05) less.Conclusion. The treatment policy based on the maintenance of left ventricular systolic function under guidance of TE echoCG leads to the shortest circulatory stabilization during myocardial revascularization. The application of a volemic load and the expectant use of inotropic drugs result in a longer restoration of operated heart function. Цель исследования : сравнительная оценка эффективности мер интенсивной терапии, подбираемых на основе традиционного мониторинга ЦГД или на основании данных ЧПЭхо-КГ.Материалы и методы. Обследовали 50 больных во время шунтирования коронарных артерий с искусственным кровообращением. Провели проспективный сравнительный анализ двух алгоритмов лечебной тактики: поддержание сердечного индекса, используя максимальную волеми-ческую нагрузку, и поддержание систолической функции левого желудочка под контролем чреспищеводной эхокар-диографии.Результаты. Для поддержания приемлемой систолической функции левого желудочка потребовались значимо (p<0,05) повышенные дозировки допамина и/или добутамина. Однако данная лечебная тактика сопровождалась существенно лучшими (p<0,05) показателями кровообращения в постперфузионный период. При этом продолжительность послеоперационной инотропной терапии у этих больных оказалась значимо (p<0,05) меньшей.Заключение. Лечебная тактика, основанная на поддержании систолической функции левого желудочка под контролем чреспищеводной эхокардиографии, ведёт к скорейшей стабилизации кровообращения при реваскуляризации миокарда. Использование волемической нагрузки и выжидательное назначение инотропных препаратов сопровождается более длительным восстановлением функции оперированного сердца.

Use of Levosimendan in Cardiac Anesthesiology

The authors consider the main aspects of the rational use of the novel inotropic drug levosimendan in cardiosurgical patients on the basis of the results of the trials described in the literature and on their own findings in this review. The purpose of the analysis made was to provide a rationale for the effective use of this drug. The review shows the role of the ultrasound indicator left ventricular ejection fraction, the prognostic scale EuroSCORE, and the natriuretic peptides NT-proBNP and BNP in defining indications for levosimendan administration for preoperative preparation. There are original data on the lower level of the natriuretic peptides due to levosimendan therapy. The target hemodynamic monitoring values indicating that it is essential to use levosimendan in postperfusion heart failure are discussed. It is shown that it is expedient to use levosimendan simultaneously with traditional medical measures, by taking into account the pharmacokinetic features of a calcium sensitizer. The problem of levosimendan readministration in patients operated on the heart as well is stated. That there are no clear algorithms for repeated use of the drug is shown. At the same time, possible options of this therapy in different clinical situations are given. Key words: levosimendan, cardiosurgery, heart failure

Weak selection and stability of localized distributions in Ostwald ripening

We support and generalize a weak selection rule predicted recently for the self-similar asymptotics of the distribution function (DF) in the zero-volume-fraction limit of Ostwald ripening (OR). An asymptotic perturbation theory is developed that, when combined with an exact invariance property of the system, yields the selection rule, predicts a power-law convergence towards the selected self-similar DF and agrees well with our numerical simulations for the interface- and diffusion-controlled OR.Comment: 4 pages, 2 figures, submitted to PR

Прогностическая значимость биомаркера NT-proBNP при хирургическом лечении аортального стеноза (пилотное исследование)

The objective was to study the relationship between the preoperative blood levels of the N-terminal segment of B-type natriuretic peptide precursor (NT-proBNP) and ultrasound and thermodilution indicators of cardiac function before and after on-pump surgery for aortic stenosis, as well as to evaluate the prognostic significance of the biomarker in relation to postoperative myocardial dysfunction.Materials and methods. The study involved 27 patients aged 57.7±2.5 years who underwent aortic valve replacement. NT-proBNP level was determined before surgery. The indicators of invasive hemodynamics and transesophageal echocardiography were analyzed at stages: I – after anesthesia induction, II – at the end of surgery. Correlation analysis, logistic regression and ROC analysis were used.Results. The preoperative NT-proBNP level was 2002.0 [540.8–4001.5] pg/ml. At I stage, NT-proBNP correlated with mean pulmonary artery pressure (rho = 0.468; p = 0.014), indices of left ventricular function (rho = –0.509; p = 0.007), end-diastolic and end-systolic volumes (rho = 0.737–0.757; p < 0.0001), as well as ejection fraction (rho = –0.556; p = 0.004) and area contraction fraction (rho = –0.783; p < 0.0001). At II stage, the level of NT-proBNP > 2000 pg/ml was a predictor of the left ventricular area contraction fraction < 50% (OR 1.0011, 95% CI 1.0002–1.0020, p = 0.028, AUC 0.799) , the left ventricular end-systolic area index > 9 cm2/m2 (OR 1.0007, 95% CI 1.0001–1.0013, p = 0.027, AUC 0.886), vasoactive-inotropic score > 10 (OR 1.0006, 95% CI 1.0001–1.0012, p = 0.032, AUC 0.876), duration of sympathomimetic therapy > 24 h (OR 1.0001, 95% CI 1.0000–1.0003, p = 0.049, AUC 0.889).Conclusions. NT-proBNP blood level was increased in 66.7% of patients with aortic stenosis before surgery. Moreover, the biomarker level directly correlates with the mean pulmonary artery pressure, the indices of end-diastolic and end-systolic volumes, end-diastolic and end-systolic areas of the left ventricle, and it inversely correlates with the left ventricular stroke work index, ejection fraction and left ventricular area contraction fraction. The preoperative NT-proBNP level was a predictor of the postoperative decrease to the pathological level of the ejection fractions and left ventricular area contraction, an increase in the left ventricular end-systolic area index, intensive and prolonged sympathomimetic therapy. Myocardial dysfunctions were most pronounced in patients with biomarker levels above 2000 pg/ml.Цель – изучить взаимосвязи дооперационного содержания в крови N-терминального отрезка предшественника натрийуретического пептида В-типа (NT-proBNP) с ультразвуковыми и термодилюционными показателями функции сердца до и после операции с искусственным кровообращением по поводу аортального стеноза, а также оценить прогностическую значимость биомаркера в отношении послеоперационной миокардиальной дисфункции.Материалы и методы. Обследовали 27 больных в возрасте 57,7±2,5 лет, которым выполнили протезирование аортального клапана. Уровень NT-proBNP определяли до операции. Показатели инвазивной гемодинамики и чреспищеводной эхокардиографии анализировали на этапах: I – после вводной анестезии, II – в конце операции. Использовали корреляционный анализ, логистическую регрессию и ROC-анализ.Результаты. Дооперационное содержание NT-proBNP составило 2002,0 [540,8–4001,5] пг/мл. На I этапе NT-proBNP коррелировал со средним давлением в легочной артерии (rho = 0,468; p = 0,014), индексами левожелудочковых ударной работы (rho = –0,509; p = 0,007), конечно-диастолического и конечно-систолического объемов (rho = 0,737–0,757; p < 0,0001), а также фракцией изгнания (rho = –0,556; p = 0,004) и фракцией сокращения площади левого желудочка (rho = –0,783; p < 0,0001). На II этапе значения NT-proBNP > 2000 пг/мл были предикторами фракции сокращения площади левого желудочка < 50% (ОШ 1,0011, 95%-ный ДИ 1,0002–1,0020, р = 0,028, ППК 0,799), индекса конечно-систолической площади левого желудочка > 9 см2/м2 (ОШ 1,0007, 95%-ный ДИ 1,0001–1,0013, р = 0,027, ППК 0,886), вазоактивно-инотропного индекса > 10 у. е. (ОШ 1,0006, 95%-ный ДИ 1,0001–1,0012, р = 0,032, ППК 0,876), длительности симпатомиметической терапии > 24 ч (ОШ 1,0001, 95%-ный ДИ 1,0000–1,0003, р = 0,049, ППК 0,889).Выводы. До операции у 66,7% больных с аортальным стенозом содержание NT-proBNP в крови повышено, причем уровень биомаркера прямо коррелирует со средним давлением в легочной артерии, индексами конечно-диастолического и конечно-систолического объемов, конечно-диастолической и конечно-систолической площадей левого желудочка и обратно – с индексом ударной работы, фракцией изгнания и фракцией сокращения площади левого желудочка. Дооперационный уровень NT-proBNP является предиктором послеоперационного снижения до патологического уровня фракций изгнания и сокращения площади левого желудочка, увеличения индекса конечно-систолической площади левого желудочка, интенсивной и длительной симпатомиметической терапии. В наибольшей степени выражены признаки дисфункции миокарда у больных уровнем биомаркера > 2000 пг/мл

Предоперационный уровень натрийуретических пептидов В-типа и результаты клинико-функционального обследования кардиохирургических больных

Objective: to study the plasma content of B-type natriuretic peptides in coronary heart disease patients prepared for surgery under extracorporeal circulation and to assess the association of the level of these biomarkers with the data of clinical and functional studies. Material and methods. The levels of active B-type natriuretic peptide were determined by immunofluoresence assay in the blood of 52 patients aged 57.8±1 years. The patients’ baseline clinical condition was in New York Heart Association (NYHA) Functional Class I—IV. The left ventricular ejection fraction was 59.6±1.2%. The plasma concentration of the inactive N-terminal fragment of the BNP prohormone (NT-proBNP) was estimated by electric chemiluminescence technique in 61 patients aged 54.6±1.18 years. The patients’ clinical condition was in NYHA Functional Class II—IV. The left ventricular ejection fraction was 51.5±1.6%. Results. The plasma content of B-type natriuretic peptide in the examinees was 48.5±5.9 pg/ml. The level of the biomarker correlated with the NYHA functional class (r=0.4; p=0.005), the electrocardiographic signs of postinfarct cardiosclerosis (r=0.29; p=0.04), and left ventricular ejection fraction (r=-0.41; p=0.003), and end-systolic volume (r=0.32; p=0.03). The plasma concentration of inactive NT-proBNP was 659.4±91.6 pg/ml. The level of the biomarker correlated with the NYHA functional class (r=0.4; p=0.002), the stage of circulatory insufficiency as described by I. D. Strazhesko and V. Kh. Vasilenko (r=0.49; p=0.001), and left ventricular ejection fraction (r=-0.45; p=0.001), and end-diastolic (r=0.39; p=0.002) and end-systolic (r=0.42; p=0.001) volumes. In patients with the values of the biomarker of less than 1000 pg/ml, the latter was related to age (r=0.3; p=0.047). Conclusion. The study of the level of B-type natriuretic peptides in cardiosurgical patients with coronary heart disease, prepared for surgery under extracorporeal circulation, suggests that the content of both peptides is obviously correlated with the conventional clinicofunctional parameters. At the same time, the moderate or weak pattern of all correlations indicated the independent diagnostic value of biomarkers. Key words: B-type natriuretic peptides, brain nautri-uretic peptide (BNP), N-terminal fragment of the BNP prohormone (NT-proBNP), coronary heart disease, surgery under extracorporeal circulation.Цель исследования — изучить содержание натрийуретических пептидов В-типа в плазме больных ишемической болезнью сердца, подготовленных к операции с искусственным кровообращением, и оценить взаимосвязи уровня этих биомаркеров с данными предоперационного клинико-функционального обследования. Материал и методы. Содержание активного натрийуретического пептида B-типа определяли иммунофлюоресцентным методом в крови 52 больных в возрасте 57,8±1 лет. Клиническая тяжесть исходного состояния пациентов соответствовала I—IV функциональному классу Нью-Йоркской ассоциации сердца. Фракция изгнания левого желудочка составляла 59,6±1,2%. Содержание в плазме неактивной части предшественника натрийуретического пептида B-типа изучили электрохемилюминисцентным методом у 61 больного в возрасте 54,6±1,18 лет. Тяжесть состояния пациентов соответствовала II-IY функциональному классу Нью-Йоркской ассоциации сердца. Фракция изгнания левого желудочка составляла 51,5±1,6%. Результаты. Содержание натрийуретического пептида B-типа в плазме крови обследованных больных составило 48,5±5,9 пг/мл. Уровень биомаркера коррелировал с функциональным классом Нью-Йоркской ассоциации сердца (r=0,4; р=0,005), наличием электрокардиографических признаков постинфарктного кардиосклероза (r=0,29; р=0,04), фракцией изгнания (r=-0,41; р=0,003) и конечно-систолическим объемом (r=0,32; р=0,03) левого желудочка. Концентрация в плазме неактивной части предшественника натрийуретического пептида B-типа составила 659,4±91,6 пг/мл. Уровень биомаркера имел корреляционные связи с функциональным классом Нью-Йоркской ассоциации сердца (r=0,4; р=0,002), стадией недостаточности кровообращения по И. Д. Стражеско и В. Х. Василенко (r=0,49;

Quantification of DNA-associated proteins inside eukaryotic cells using single-molecule localization microscopy

Development of single-molecule localization microscopy techniques has allowed nanometre scale localization accuracy inside cells, permitting the resolution of ultra-fine cell structure and the elucidation of crucial molecular mechanisms. Application of these methodologies to understanding processes underlying DNA replication and repair has been limited to defined in vitro biochemical analysis and prokaryotic cells. In order to expand these techniques to eukaryotic systems, we have further developed a photo-activated localization microscopy-based method to directly visualize DNA-associated proteins in unfixed eukaryotic cells. We demonstrate that motion blurring of fluorescence due to protein diffusivity can be used to selectively image the DNA-bound population of proteins. We designed and tested a simple methodology and show that it can be used to detect changes in DNA binding of a replicative helicase subunit, Mcm4, and the replication sliding clamp, PCNA, between different stages of the cell cycle and between distinct genetic backgrounds

Decay of isolated surface features driven by the Gibbs-Thomson effect in analytic model and simulation

A theory based on the thermodynamic Gibbs-Thomson relation is presented which provides the framework for understanding the time evolution of isolated nanoscale features (i.e., islands and pits) on surfaces. Two limiting cases are predicted, in which either diffusion or interface transfer is the limiting process. These cases correspond to similar regimes considered in previous works addressing the Ostwald ripening of ensembles of features. A third possible limiting case is noted for the special geometry of "stacked" islands. In these limiting cases, isolated features are predicted to decay in size with a power law scaling in time: A is proportional to (t0-t)^n, where A is the area of the feature, t0 is the time at which the feature disappears, and n=2/3 or 1. The constant of proportionality is related to parameters describing both the kinetic and equilibrium properties of the surface. A continuous time Monte Carlo simulation is used to test the application of this theory to generic surfaces with atomic scale features. A new method is described to obtain macroscopic kinetic parameters describing interfaces in such simulations. Simulation and analytic theory are compared directly, using measurements of the simulation to determine the constants of the analytic theory. Agreement between the two is very good over a range of surface parameters, suggesting that the analytic theory properly captures the necessary physics. It is anticipated that the simulation will be useful in modeling complex surface geometries often seen in experiments on physical surfaces, for which application of the analytic model is not straightforward.Comment: RevTeX (with .bbl file), 25 pages, 7 figures from 9 Postscript files embedded using epsf. Submitted to Phys. Rev. B A few minor changes made on 9/24/9