Prediction of high-grade ventricular arrhythmias in patients referred for the coronary angiography

Ventricular arrhythmias (VA) are still the leading cause of sudden cardiac death. Therefore the identification of the predictors of high-grade VA and risk stratification of fatal events is important for clinical cardiology. We analyzed the clinical and Holter monitoring data of 993 patients with and without high-grade VA, referred for the coronary angiography. Patients with VA were older (57.2±8.4 years vs. 54.9±8.3 years, р=0.001), had lower left ventricular (LV) ejection fraction (51.6±11.2% vs. 58.4±7.6%, p<0.001), and the larger extent of LV wall motion abnormalities (10.8±15.7% vs. 5.5±10.9, р=0.001). In patients with VA, LV end diastolic diameter was significantly greater (54.3±7.4 mm vs. 49.9±4.7 mm, p<0.001), and severe functional class of chronic heart failure (NYHA) was more common (28.1% vs. 15.5%, p<0.001). For VA prediction, we used mathematical model, artificial neuronal network (ANN), and multilayer perceptron (3 neurons in input layer; 11 neurons in hidden layer, and 2 neurons in output layer). Sensitivity and specificity rates of this model were 83.58% and 53.8%, respectively. Model of ANN demonstrated high diagnostic accuracy in prediction of high-grade VA development in all three samples: learning, testing, and control. For prediction of high-grade VA, computer software “The Diagnostic Calculator” was proposed.

желудочковые аритмии, дилатация левого желудочка, внезапная сердечная смерть, искусственная нейронная сеть, ventricular arrhythmias, left ventricular dilatation, sudden cardiac death, artificial neural network

1. Аравин О.И. Применение искусственных нейронных сетей для анализа патологий в кровеносных сосудах // Российский журнал биомеханики. - 2011. - № 3(53). - С. 45-51.

2. Белов Ю.В., Вараксин В.А. Структурно-геометрические изменения миокарда и особенности центральной гемодинамики при постинфарктном ремоделировании левого желудочка // Кардиология. - 2003. - № 1. - С. 19-23.

3. Бокерия Л.А., Ревишвили А.Ш. Внезапная сердечная смерть. - М.: Гэотар-Медиа, 2011. - 272 c.

4. Бокерия Л.А., Бокерия О.Л., Кислицина О.Н. Рандомизированные клинические исследования по профилактике внезапной сердечной смерти: принципы и итоговые показатели // Анналы аритмологии. - 2010. - № 2. - С. 5-14.

5. Гафаров В.В., Гафарова А.В., Благинина М.Ю. Программа ВОЗ “Регистра острого инфаркта миокарда”: 25-летнее эпидемиологическое исследование инфаркта миокарда в России // Кардиология. - 2005. - № 8. - С. 48-50.

6. Гуревич М.А. Нарушения сердечного ритма и их коррекция при хронической сердечной недостаточности // Российский кардиологический журнал. - 2005. - № 3. - С. 7-9.

7. Ежов А., Чечеткин В. Нейронные сети в медицине // Открытые системы. - 1997. - № 4. - С. 34-37.

8. Кузнецов В.А., Виноградова Т.О., Енина Т.Н. и др. Отдаленные результаты выживаемости пациентов с сердечной ресинхронизирующей терапией в зависимости от продолжительности комплекса QRS электрокардиограммы // Вестник аритмологии. - 2013. - № 71. - С. 45-49.

9. Кузнецов В.А. Сердечная ресинхронизирующая терапия: избранные вопросы. - М.: Ибис, 2007. - 128 с.

10. Кузнецов В.А., Юркина Ю.А., Тодосийчук В.В. и др. Предикторы желудочковых аритмий высоких градаций у пациентов, направленных на коронарографию // Кардиология. -2014. - № 8. - С. 44-48.

11. Кузнецов В.А., Зырянов И.П., Колунин Г.В. и др. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2010620075, зарегистрировано в Реестре базы данных 1 февраля 2010 г.

12. Оганов Р.Г., Шальнова С.А., Калинина А.М. Профилактика сердечно-сосудистых заболеваний. - М.: Гэотар-Медиа. -2009. - 216 с.

13. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета программ Statistica. - М.: МедиаСфера. - 2006. - 312 с.

14. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс. - 2-е изд. - М.: Вильямс, 2006. - 1004 с.

15. Шубик Ю.В. Суточное мониторирование ЭКГ при нарушениях ритма и проводимости сердца. - СПб.: Инкарт, 2001. - 215 с.

16. Adabag A.S., Peterson G., Apple F.S. et al. Etiology of sudden death in the community: results of anatomical, metabolic, and genetic evaluation // Am. Heart J. - 2010. - Vol. 159. - P. 33-39.

17. Arya A., Haghjoo M., Dehghani M.R. Effect of cardiac resynchronization therapy on the incidence of ventricular arrhythmias in patients with an implantable cardioverter-defibrillator // Heart rhythm. - 2005. - Vol. 2. - P. 1094-1098.

18. Crawford M.H., Bernstein S.J., Deedwania P.C. et al. ACC/AHA guidelines for ambulatory electrocardiography: executive summary and recommendations. A report of the American College of Cardiology/American Heart Association task force on practice guidelines (committee to revise the guidelines for ambulatory electrocardiography // Circulation. - 1999. -Vol. 100(8). - P. 886-893.

19. Effect of metoprolol CR/XL in chronic heart failure: Metoprolol CR/XL Randomised Intervention Trial in Congestive Heart Failure (MERIT-HF) // Lancet. - 1999. - Vol. 353(9169). -P. 2001-2007.

20. Evangelista A., Flachskampf F., Lancellotti P. et al. European Association of Echocardiography recommendations for standardization of performance, digital storage and reporting of echocardiographic studies // Eur. J. Echocardiogr. - 2008. -Vol. 9(4). - P. 438-448.

21. Haghjoo M., Kiani R., Fazelifar A.F. Early Risk stratification for Arrhythmic death in Patients with ST-Elevation Myocardial Infarction // Ind. Pac. Electr. J. - 2006. - Vol. 7(1). - P. 19-25.

22. Kraaier K., Verhorst P.M., van Dessel P.F. et al. Towards a better risk stratification for sudden cardiac death in patients with structural heart disease // Neth. Heart. J. - 2009. - Vol. 17(3). -P. 101-106.

23. Kucharska-Newton A.M., Couper D.J., Pankow J.S. et al. Diabetes and the risk of sudden cardiac death, the Atherosclerosis Risk in Communities study // Acta Diabetol. - 2010. - Vol. 47(1). -P. 161-168.

24. Lang R.M., Bierig M., Devereux R.B. et al. Recommendations for Chamber Quantification: A Report from the American Society of Echocardiography’s Guidelines and Standards Committee and the Chamber Quantification Writing Group, Developed in Conjunction with the European Association of Echocardiography // J. Am. Soc. Echocardiogr. - 2005. -Vol. 18. - P. 1440-1463.

25. Lown B., Wolf M. Approaches to sudden death from coronary heart disease // Circulation. - 1971. - Vol. 44. - P. 130-142.

26. Ohira T., Maruyama M., Imano H. et al. Risk factors for sudden cardiac death among Japanese: the circulatory risk in communities study // J. Hypertens. - 2012. - Vol. 30(6). -P. 1137-1143.

27. Swedberg K., Cleland J., Dargie H. Guidelines for the diagnosis and treatment of chronic heart failure: executive summary (update 2005): The Task Force for the Diagnosis and Treatment of Chronic Heart Failure of the European Society of Cardiology // Eur. Heart. J. - 2005. - Vol. 26(11). - P. 1115-1140.

28. Yang N.I., Hung M.J., Cherng W.J. et al. Analysis of left ventricular changes after acute myocardial infarction using transthoracic real-time three-dimensional echocardiography // Angiology. -2009. - Vol. 59(6). - P. 688-694.

29. Zipes D.P., Camm A.J., Borggrefe M. et al. ACC/AHA/ESC 2006 guidelines for management of patients with ventricular arrhythmias and the prevention of sudden cardiac death-executive summary: A report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force and the European Society of Cardiology Committee for Practice Guidelines // Eur. Heart. J. - 2006. - Vol. 27(17). - P. 2099-2140.

30. Schiller N.B., Shah P.M., Crawford M. et al. Recommendation for quantitation of the left ventricle by two-dimentional echocardiography // Arch. Inst. Cardiol. Mex. - 1984. -Vol. 54(4). - P. 405-409.

31. Zipes D., Camm J., Borggrefe M. et al. ACC/AHA/ESC 2006 Guidelines for management of patients with ventricular arrhythmias and the prevention of sudden cardiac death-executive summary // J. Am. Coll. Cardiol. - 2006. -Vol. 114(10). - P. e385-484.