Внезапная сердечная смерть (ВСС) является одной из значимых актуальных проблем российского здравоохранения. Только 15% умерших внезапно наблюдались медицинскими работниками при жизни. По статистике, внезапная смерть бывает за пределами медицинской организации в 89%, дома во сне - в 34%, а также при занятии спортом или физической работе - в 11% [1]. Совет Американской кардиологической ассоциации по эпидемиологии и профилактике указывает на распространённость сердечно-сосудистых заболеваний у взрослых в 2021 году [2] – 126,9 млн. Среди пациентов с внебольничной остановкой сердца (OHCA), реанимированных и госпитализированных составляли наибольшую долю причин. Внебольничная остановка сердца составляет 76,5 (диапазон 41,8-126,1) человек на 100 000 населения. Внезапная сердечная смерть и остановка сердца являются результатом многих различных процессов заболевания, каждый из которых может иметь различные факторы риска. ВСС, исключая случаи с некардинальными причинами смерти, в период с 1998 по 2017 год составила 74,8%, а неишемические сердечные заболевания 25,2%. Смертность населения от сердечно-сосудистых заболеваний в России составляет 614 на 100000 жителей [3].
Под ВСС понимают «ненасильственную, обусловленную заболеваниями сердца смерть, манифестирующую внезапной потерей сознания в течение одного часа от момента появления острых симптомов. При этом предшествующее заболевание сердца может быть известно или неизвестно, но смерть всегда неожиданна» [4-6].
В хорошо оснащенных клиниках не всегда могут установить причину ВСС. A.R. Herman и др. (2016) приводят данные о том, что часть пациентов были отнесены в группу «недиагностированных» состояний, т.к. стандартными и дополнительными исследованиями не получилось распознать такой патологии как при жизни, так и после смерти (спазм коронарных артерий, миокардит, ИБС, дилатационная кардиомиопатия, ранняя реполяризация желудочков, «неявные» типы синдрома Бругада, удлинение интервала QT, идиопатическая желудочковая фибрилляция, катехоламиновая полиморфная желудочковая тахикардия) [7].
Наибольшие сложности диагностики ВСС возникают в диагностике острых форм ИБС, не имеющих выраженных морфологических изменений, когда на фоне полного благополучия умирают люди трудоспособного возраста. В Европейском протоколе ВСС описаны методы ее исследования (патологоанатомические, токсикологические, молекулярные), однако в 1/3 случаев ВСС причина смерти остается необъясненной при стандартном исследовании [8]. Часто лица молодого возраста, умершие внезапно, не дают четких изменений при гистологическом исследовании, или эти изменения малоинформативны. Поэтому возникает проблема верификации ВСС, обоснования скудных признаков сердечного варианта терминального механизма (танатогенеза). При этом во многих случаях причина ВСС остается неизвестной даже после детальной аутопсии [1; 9].
В последнее время больше внимания уделяется использованию биохимических и биофизических методов в судебно-медицинской практике. Можно согласиться с авторами, что такая экспресс-диагностика создает условия для проведения последующих целенаправленных и углубленных судебно-гистологических исследований, что позволит оптимизировать диагностический процесс ВСС [10].
Особый интерес вызывает изучение перикардиальной жидкости - разновидности серозной жидкости в сердечной сорочке. Поскольку кровь подвергается посмертным изменениям, аутолизу и гниению, перикардиальная жидкость, находясь в закрытой полости, не смешивается с кровью, может быть почти не загрязнена посмертными изменениями, что делает ее ценным объектом для судебно-медицинских исследований [11]. Установлено, что в перикардиальной жидкости повышается содержание веществ, достоверно коррелирующих с ВСС. В результате патологического процесса, приводящего к ишемии миокарда, происходит закисление межклеточной жидкости и снижается концентрация ионов калия, что позволяет достоверно установить прижизненность его происхождения. Выявленные сердечные маркеры (АсАТ в среднем 2490 Е/л, ЛДГ в среднем 11609 Е/л) в перикардиальной жидкости позволяют подтвердить наличие ишемии миокарда [9; 12; 13]. Основываясь на биохимических анализах, коррелирующих с результатами патоморфологических, гистологических исследований, можно верифицировать острую ишемию миокарда, приведшую к ВСС раньше, чем данные гистологического анализа морфологического материала.
Перикардиальная жидкость для решения данной проблемы показала себя самой информативной, высокочувствительной. При ВСС в перикардиальной жидкости выявлены наиболее высокие различия, в 7,9 раза, лактатдегидрогеназы (ЛДГ) без макроскопически видимых изменений в сердце и сосудах. Различия показателей аланин- и аспартатанимо-трансферазы (АлАТ и АсАт) также различаются в 2,2-2,5 раза [14].
Несмотря на довольно большое количество лабораторных и аппаратных методик, и учитывая отсутствие проведенных ранее работ по спектрофотометрическому изучению перикардиальной жидкости при внезапной сердечной смерти, мы сформулировали цель и задачи исследования: совершенствование судебно-медицинских методов выявления и объективизации диагностических критериев внезапной сердечной смерти путем спектрофотометрического исследования перикардиальной жидкости.
Материал и методы исследования
Объектом исследования стала перикардиальная жидкость 178 трупов лиц обоих полов. От одного трупа забиралось не менее пяти кюветов К-10 (1 мл) перикардиальной жидкости. Отбирались случаи смерти от острых форм ИБС, лиц, погибших мгновенно в результате ДТП и вследствие более медленного умирания при механической асфиксии, а также от смертельного отравления этанолом. Математические расчеты позволили определить размер репрезентативной выборки объектов исследования. Исследовано трупов мужчин – 125 (69,8%), женщин – 53 (29,6%). По возрасту: от 20–29 лет – 10 (5,6%), 30–39 лет – 24 (13,5%), 40–49 лет – 25 (14,0%), 50–59 лет – 46 (25,8%), 60–69 лет – 30 (16,9%), 70–79 лет – 27 (15,2%) 80–90 лет – 16 (9,0%). Алкоголь выявлен у 69 трупов.
Использовали спектрофотометр СФ-2000 в диапазоне волн от 330 до 550 нм с кварцевыми кюветами К-10. Выведены дискриминантные уравнения и создана программа «Gulzira Cor ver. 1.0» для автоматизации расчетов, точность составила 83,6%. На основе нейронных сетей построена модель с архитектурой 2MLP 115-22-2 с точностью 97,8%.
Далее проводили углубленный анализ собранных материалов, основываясь на информации из официальных документальных источников (протоколы осмотра трупа и места его первоначального обнаружения). Учитывались пол и возраст умершего, отсутствие или наличие алкоголя в крови трупа, его концентрация, давность, условия и причина смерти. Для выделения основных типов терминальных состояний использовали рекомендации И.В. Тимофеева [1] на основе патоморфологических эквивалентов. Эксплицированность признаков определяли от 0 … до 4.
Все учитываемые факторы вместе с результатами исследования вносились в базу данных, сформированную с помощью программы Microsoft Excel, обрабатывали в SPSS Statistics при уровне значимости α 0,05. Для определения важность предикторов оценивали в искусственной нейронной сети (многослойный перцептрон).
Результаты исследования и их обсуждение
Внезапная сердечная смерть, так описанная (I46.1), была диагностирована в 92 (51,7%) наблюдениях, при этом сердечный тип терминальных состояний был подтвержден только в 43 наблюдениях (24,2%). В остальных случаях превалировали смешанный, легочной, мозговой типы. Известно из данных научной литературы, что к ВСС ошибочно относят случаи смерти при отсутствии признаков травмы, отсутствии информации о предшествующих несердечных заболеваниях. Именно в этих случаях важно применять дополнительные методы для дифференциальной диагностики ВСС, особенно если задействован аритмический механизм остановки кровообращения. Случаи смертельного отравления этанолом (T51) – в 15 (8,4%) наблюдениях. Погибших мгновенно в результате ДТП от механических повреждений (S00-T98) было 34 (19,1%). Гибель при механической асфиксии (T71) была в 37 (20,8%) наблюдениях.
Оптическая плотность перикардиальной жидкости уменьшается с ростом длины волны проходящего света, т.е. ослабляется световой пучок больше на коротких волнах света, а свет через кювету с перикардиальной жидкостью лучше проникает на длинных волнах. Нами применен метод многомерного статистического анализа, рекомендованный для подобных случаев И.В. Тимофеевым [1]. Дискриминантный анализ дозволяет выявлять отличия по нескольким переменным одновременно. На шаге итераций (8) произошла остановка, где выделились значимые факторы (p<0,05), оказывающие влияние на расстояние Махаланобиса (группы с сердечным/несердечным типом терминальных состояний – табл. 1). Распределение канонической дискриминантной функции показано на рис. 1.
Таблица 1
Результаты включения значимых изучаемых параметров в дискриминантную функцию на 8 шаге программы
|
Увеличенная гидратация |
0,702 |
22,175 |
3,263 |
Несердечный тип and Сердечный тип |
|
Кровенаполнение венозных сосудов |
0,913 |
15,360 |
3,675 |
Несердечный тип and Сердечный тип |
|
Периваскулярное кровоизлияние |
0,702 |
8,621 |
4,130 |
Несердечный тип and Сердечный тип |
|
Опт. плотность 540 |
0,303 |
13,541 |
3,793 |
Несердечный тип and Сердечный тип |
|
Опт. плотность 410 |
0,311 |
7,271 |
4,228 |
Несердечный тип and Сердечный тип |
|
Увеличение массы легких |
0,925 |
6,503 |
4,284 |
Несердечный тип and Сердечный тип |
Рис. 1. Каноническая дискриминантная функция при сердечном/несердечном типах терминальных состояний
Классификационная функция дает возможность точно выделять 83,6% случаев: для сердечного типа терминального состояния – 76,7%, в 23,3% происходит перекрытие; несердечный тип – 87,7%, перекрытие происходит в 12,3%. В дискриминантной функции остались только те переменные, которые достоверно влияют на расстояние Махаланобиса (p<0,05).
CorTanatos= Увеличенная гидратация (балл)х2,595+
+Периваскулярное кровоизлияние (балл)х0,944+
+Кровенаполнение венозных сосудов сердца (балл)х 3,376+
+Увеличение массы легких (балл), 3,216+
+Опт. плотность 410x7,925-Опт. плотность 540х
x2,331 -20,607 (1)
CorNonTanatos= Увеличенная гидратация (балл)х4,428+
+Периваскулярное кровоизлияние (балл)х1,938+
+Кровенаполнение венозных сосудов сердца (балл)х 2,105+
+Увеличение массы легких (балл), 4,028+
+Опт. плотность 410x10,433-Опт. плотность 540х
x6,608 -25,709 (2)
При наибольшей сумме баллов получается наиболее вероятный тип терминального состояния. Правильно диагностировать тип терминального состояния при внезапной сердечной смерти получается в 83,6%. Такой алгоритм применим как дополнительный экспресс-метод для определения внезапной сердечной смерти.
Известно, что наиболее удобны в практике приборы судебно-медицинского эксперта, оснащенные компьютерными программами. Разработана компьютерная программа «Gulzira Cor ver. 1.0». Основное диалоговое окно программы предусматривает выбор вариантов для ввода данных осмотра трупа и изучения прекардиальной жидкости. Результаты появляются в специальном текстовом поле после нажатия кнопки «Рассчитать» (рис. 2).
Рис. 2. Интерфейс компьютерной программы «Gulzira Cor ver. 1.0»
Построена модель многослойного перцептрона с архитектурой 2MLP 115-22-2 и высоким прогностическим уровнем выявления сердечного типа терминального состояния при внезапной смерти (97,8%) (табл. 2). На обучающей выборке точность составила 100%, на контрольной и подтверждающей 92,3% и 92,3% соответственно (p<0,05) (рис. 3).
Таблица 2
Классифицирование результатов на основе функции модели многослойного перцептрона
|
Classification |
||||
|
Sample |
Observed |
Predicted |
||
|
Несердечный тип |
Сердечный тип |
Percent Correct |
||
|
Training |
Несердечный тип |
85 |
11 |
88,5% |
|
Сердечный тип |
1 |
26 |
96,3% |
|
|
Overall Percent |
69,9% |
30,1% |
90,2% |
|
|
Testing |
Несердечный тип |
11 |
1 |
91,7% |
|
Сердечный тип |
1 |
5 |
83,3% |
|
|
Overall Percent |
66,7% |
33,3% |
88,9% |
|
|
Holdout |
Несердечный тип |
7 |
0 |
100,0% |
|
Сердечный тип |
2 |
8 |
80,0% |
|
|
Overall Percent |
52,9% |
47,1% |
88,2% |
|
|
Dependent Variable: Tanatos_Cor |
||||
Рис. 3. Графики достижения (gain) выделения (зеленый цвет) сердечного типа танатогенеза и чувствительности (sensitivity) используемых предикторов
Традиционное судебно-медицинское исследование скоропостижно умершего, дополненное расчетом дискриминантных функций (в автоматизированном приложении «Gulzira Cor ver. 1.0» на базе «Delphi 7.0 for Windows»), или модели многослойного перцептрона с архитектурой 2MLP 115-22-2, помогают диагностировать внезапную сердечную смерть более объективно и значительно быстрее.
С учетом вышеизложенного разработан алгоритм (рис. 4), позволяющий сформировать выводы в ходе судебно-медицинских экспертиз.
 |
|||
 |
|||
В тех случаях, когда по обстоятельствам смерть соответствует внешним условиям: ненасильственная, внезапная, в течение одного часа от первых признаков ВСС, или смерть без свидетелей до 24 часов. В ходе секционного исследования трупа обращаем внимание на патоморфологические эквиваленты: гидратацию (отёчность) органов, кровенаполнение венозных сосудов, периваскулярные кровоизлияния, массу лёгких и др., измеряем оптическую плотность перикардиальной жидкости на длинах волн света 540 и 410 нм и др. Полученные значения подставляем в программу «Gulzira Cor ver. 1.0», делаем расчет и вывод.
Выводы. Сердечный тип терминальных состояний при «Внезапной сердечной смерти, так описанной (I46.1)» выявлен в 43 (46,7%) наблюдениях из 92. В остальных: смертельное отравление этанолом (T51), погибшие мгновенно в результате ДТП от механических повреждений (S00-T98), в результате механической асфиксии (T71) отмечались легочной, мозговой, смешанный типы.
Дискриминантная функция позволяет правильно диагностировать сердечный тип терминального состояния при внезапной смерти в 83,6% на основе оптической плотности перикардиальной жидкости (D) на длинах волн света 540 и 410 нм и показателей уровня кровенаполнения венозных сосудов, периваскулярных кровоизлияний, оценки массы легких, гидратации (отека) органов. Функция автоматизирована в приложении «Gulzira Cor ver. 1.0» на базе «Delphi 7.0 for Windows».
Модель многослойного перцептрона с архитектурой 2MLP 115-22-2 (оценивает оптическую плотность перикардиальной жидкости и патоморфологические эквиваленты) позволяет объективизировать внезапную сердечную смерть в 97,8% (p<0,05). На обучающей выборке точность составила 100%, на контрольной и подтверждающей 92,3% и 92,3% соответственно (p<0,05).