Respiratory dysfunction prediction in patients after the left ventricle geometric reconstruction

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Relevance. One of the most common complications after cardiac surgery is respiratory dysfunction (RD). The high-risk group includes patients after the left ventricle geometric reconstruction (LVGR) due to the presence of chronic heart failure, as well as the complexity and extent of the surgical intervention. At the moment, in clinical practice there is no uniform approach to predicting RD in patients in this group. The aim: to identify predictors of the development of RD in the early postoperative period in patients after LVGR. Materials and methods. The study included 54 patients who underwent LVGR surgery. Two groups of patients were identified: group I — patients without respiratory complications in the early postoperative period (n  =  34); group II — patients with RD in the early period (n  =  20). Cardiac function, respiratory system and gas exchange parameters were assessed in the pre- and early postoperative period. Results and Discussion. Echocardiography and spirometry indices in the group with RD were reduced before surgery relative to group I (FVC by 10.9 %, p  =  0.009; EDV by 27 %, p  =  0.004). Patients with RD on the first day after surgery were characterized by a pronounced disturbance in gas exchange compared to patients in group I (PaO2/FiO2 decreased by 45.1 %, p  <  0.001; Qs/Qt increased by 71.4 %, p  <  0.001). A multifactorial model was developed, which included three basic predictors of RD development: FVC, FEF50 and EDV. With a decrease in model indicators by 1 %, the risk of developing RD increased by 33.5 %, 24.8 % and decreased by 6.5 %, respectively. According to ROC-analysis, the most significant indicators were FEV3 (AUC 0.829 ± 0.079) and EDV (0.838 ± 0.087). To assess the risk of developing RD, a classification tree was constructed. Node 7 is characterized by the highest risk with the following parameters: FVC ≤ 89.5 %, EDV  >  173.2 ml, FEF50 ≤ 78.9 %. Conclusion. Impaired gas exchange on the first day after surgery was detected in all studied patients, however, pronounced RD was observed precisely in patients with the most reduced parameters of the cardiorespiratory system before surgery. The developed model for predicting RD in patients after LVGR makes it possible to assess the risk of respiratory complications at the surgical planning stage and prepare the patient’s cardiorespiratory system for the upcoming surgical intervention.

About the authors

Mikhail M. Alshibaya

A.N. Bakulev National Medical Research Center for Cardiovascular Surgery

Email: mazatenko@bakulev.ru
ORCID iD: 0000-0002-8003-5523
Moscow, Russian Federation

Maksim L. Mamalyga

A.N. Bakulev National Medical Research Center for Cardiovascular Surgery

Email: mazatenko@bakulev.ru
ORCID iD: 0000-0001-9605-254X
SPIN-code: 1857-9594
Moscow, Russian Federation

Mark A. Zatenko

A.N. Bakulev National Medical Research Center for Cardiovascular Surgery

Author for correspondence.
Email: mazatenko@bakulev.ru
ORCID iD: 0000-0003-3767-6293
SPIN-code: 9084-0481
Moscow, Russian Federation

Sergey A. Danilov

A.N. Bakulev National Medical Research Center for Cardiovascular Surgery

Email: mazatenko@bakulev.ru
ORCID iD: 0000-0002-0525-2069
Moscow, Russian Federation

Inessa V. Slivneva

A.N. Bakulev National Medical Research Center for Cardiovascular Surgery

Email: mazatenko@bakulev.ru
ORCID iD: 0000-0001-7935-7093
SPIN-code: 6473-7096
Moscow, Russian Federation

References

  1. Liu Y, An Z, Chen J, Liu Y, Tang Y, Han Q, Lu F, Tang H, Xu Z. Risk factors for noninvasive ventilation failure in patients with post-extubation acute respiratory failure after cardiac surgery. J Thorac Dis. 2018 Jun;10(6):3319-3328. doi: 10.21037/jtd.2018.05.96.
  2. Filsoufi F, Rahmanian PB, Castillo JG, Chikwe J, Adams DH. Predictors and Early and Late Outcomes of Respiratory Failure in Contemporary Cardiac Surgery. Chest. 2008 Mar;133(3):713-721. doi: 10.1378/chest.07-1028.
  3. Weissman C. Pulmonary Complications After Cardiac Surgery. Semin Cardiothorac Vasc Anesth. 2004 Sep 17;8(3):185-211. doi: 10.1177/108925320400800303.
  4. Rady MY, Ryan T, Starr NJ. Early onset of acute pulmonary dysfunction after cardiovascular surgery. Crit Care Med. 1997 Nov;25(11):1831-1839. doi: 10.1097/00003246-199711000-00021.
  5. Luo Z, Han F, Li Y, He H, Yang G, Mi Y, Ma Y, Cao Z. Risk factors for noninvasive ventilation failure in patients with acute cardiogenic pulmonary edema: A prospective, observational cohort study. J Crit Care. 2017 Jun;39:238-247. doi: 10.1016/j.jcrc.2017.01.001.
  6. Bazdyrev ED, Polikutina OM, Kalichenko NA, Slepynina YS, Barbarash OL. Disorders of respiratory function of lungs in patients with ischemic heart disease before planning coronary bypass grafting. Siberian Medical Review. 2017;(2 (104)):77-84. (In Russ). doi: 10.20333/2500136-2017-2-77-84. (in Russian).
  7. Onohara D, Corporan DM, Kono T, Kumar S, Guyton RA, Padala M. Ventricular reshaping with a beating heart implant improves pump function in experimental heart failure. J Thorac Cardiovasc Surg. 2022 May;163(5): e343-e355. doi: 10.1016/j.jtcvs.2020.08.097.
  8. Bogaert J, Bosmans H, Maes A, Suetens P, Marchal G, Rademakers FE. Remote myocardial dysfunction after acute anterior myocardial infarction: impact of left ventricular shape on regional function. J Am Coll Cardiol. 2000 May;35(6):1525-1534. doi: 10.1016/ S0735-1097(00)00601-X.
  9. Badenes R, Lozano A, Belda FJ. Postoperative Pulmonary Dysfunction and Mechanical Ventilation in Cardiac Surgery. Crit Care Res Pract. 2015;2015:1-8. doi: 10.1155/2015/420513.
  10. Ignatenko GA, Dubovyk AV, Kontovsky EA, Tolstoy VA, Evtushenko IS, Kosheleva EN, Bryzhataya UO. Changes of external breathing function at patients with different stages of chronic heart failure at angina pectoris. Vestnik of hygiene and epidemiology. 2018;22(4):29-32. (in Russian).
  11. Ivanov A, Yossef J, Tailon J, Worku BM, Gulkarov I, Tortolani AJ, Sacchi TJ, Briggs WM, Brener SJ, Weingarten JA, Heitner JF. Do pulmonary function tests improve risk stratification before cardiothoracic surgery? J Thorac Cardiovasc Surg. 2016 Apr;151(4):1183-1189.e3. doi: 10.1016/j.jtcvs.2015.10.102.
  12. Thanavaro J, Taylor J, Vitt L, Guignon MS, Thanavaro S. Predictors and outcomes of postoperative respiratory failure after cardiac surgery. J Eval Clin Pract. 2020 Oct 25;26(5):1490-1497. doi: 10.1111/jep.13334.
  13. Reddi BA, Johnston SD, Bart S, Chan JC, Finnis M. Abnormal pulmonary function tests are associated with prolonged ventilation and risk of complications following elective cardiac surgery. Anaesth Intensive Care. 2019 Nov 24;47(6):510-515. doi: 10.1177/0310057X19877188.
  14. Mitchell C, Rahko PS, Blauwet LA, Canaday B, Finstuen JA, Foster MC, Horton K, Ogunyankin KO, Palma RA, Velazquez EJ. Guidelines for Performing a Comprehensive Transthoracic Echocardiographic Examination in Adults: Recommendations from the American Society of Echocardiography. J Am Soc Echocardiogr. 2019 Jan;32(1):1-64. doi: 10.1016/j.echo.2018.06.004.
  15. Ramalho SHR, Shah AM. Lung function and cardiovascular disease: A link. Trends Cardiovasc Med. 2021 Feb;31(2):93-98. doi: 10.1016/j.tcm.2019.12.009.
  16. Cross TJ, Kim CH, Johnson BD, Lalande S. The interactions between respiratory and cardiovascular systems in systolic heart failure. J Appl Physiol. 2020 Jan 1;128(1):214-224. doi: 10.1152/japplphysiol.00113.2019.
  17. Taylor BJ, Smetana MR, Frantz RP, Johnson BD. Submaximal Exercise Pulmonary Gas Exchange in Left Heart Disease Patients With Different Forms of Pulmonary Hypertension. J Card Fail. 2015 Aug;21(8):647-655. doi: 10.1016/j.cardfail.2015.04.003.
  18. Magnussen H, Canepa M, Zambito PE, Brusasco V, Meinertz T, Rosenkranz S. What can we learn from pulmonary function testing in heart failure? Eur J Heart Fail. 2017 Oct;19(10):1222-1229. doi: 10.1002/ejhf.946.
  19. Lyuboshevskiy PA, Petrova MV, Zabusov AV, Frolov AN. Importance of epidural anesthesia and analgesia in prophylaxis of postoperative respiratory dysfunction and complications. Herald of the Russian Scientific Center of Roentgen Radiology of the Ministry of Health of Russia. 2012;2(12):10. (in Russian).
  20. Bautin AE. The use of a combination of alveolar mobilization maneuver and endobronchial administration of exogenous surfactant in the complex treatment of acute respiratory distress syndrome after cardiac surgery. Intensive care herald. 2015;(1):3-11. (in Russian).
  21. Magnusson L, Zemgulis V, Wicky S, Tyden H, Thelin S, Hedenstierna G. Atelectasis is a major cause of hypoxemia and shunt after cardiopulmonary bypass. Anesthesiology. 1997 Nov 1;87(5):1153- 1163. doi: 10.1097/00000542-199711000-00020.
  22. Zatevahina MV, Farzutdinov AF, Rahimov AA, Makrushin IM, Kvachantiradze GY. Transport of oxygen during geometrical reconstruction of the left ventricle in conjunction with coronary artery bypass grafting and using of high thoracic epidural anesthesia as a major component of general anesthesia. Russian Journal of Anesthesiology and Reanimatology. 2015;60(5):11-7. (in Russian).
  23. Schermer TR, Jacobs JE, Chavannes NH, Hartman J, Folgering HT, Bottema BJ, Van WC. Validity of spirometric testing in a general practice population of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Thorax. 2003;58(10):861-866. doi: 10.1136/thorax.58.10.861.
  24. Miller MR, Crapo R, Hankinson J, Brusasco V, Burgos F, Casaburi R, Coates A, Enright P, van der Grinten, CPM, Gustafsson P. General considerations for lung function testing. Eur Respir J. 2005;26(1):153-161. doi: 10.1183/09031936.05.00034505.
  25. Melbye H, Medbø A, Crockett A. The FEV1/FEV6 ratio is a good substitute for the FEV1/FVC ratio in the elderly. Prim Care Respir J. 2006;15(5):294-298. doi: 10.1016/j.pcrj.2006.07.002.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».