Диагностическая эффективность способа комплексной оценки степени диспластических изменений тазобедренного сустава у детей

Дисплазия тазобедренных суставов (ДТС) относится к группе дегенеративнодистрофических заболеваний детского возраста, отличительной чертой которых является генетическая предрасположенность к аномалии развития суставных и парасу-ставных опорных тканей [1, 2]. В настоящий момент многочисленные эпидемиологические исследования показывают абсолютно различную распространенность (от 1,6 до 30:1000 человек), что связано с отсутствием конкретики по вопросам классификации, диагностики и лечения патологии [3–5]. Важно подчеркнуть, что имеются не только эпидемиологические пробелы относительно ДТС детского возраста, но и затруднения подбора тактики ведения и лечения пациентов с различными формами болезни [6, 7]. В свою очередь, адекватное лечение напрямую коррелирует со степенью дис-пластических изменений в тазобедренном суставе и вовлеченностью в патологический процесс разных компонентов сустава

[7, 8]. В данной ситуации различные системы комплексной оценки степени диспла-стических изменений являются необходимостью, однако важно доказать действительную эффективность применяемых диагностических инструментов [9–11], что возможно с помощью статистических исследований и чему посвящена наша работа.

Цель : предложить систему комплексной оценки степени диспластических изменений тазобедренного сустава у детей и оценить ее диагностическую эффективность.

Материал и методы

Предложен способ комплексной оценки степени дисплазии тазобедренного сустава (ТБС) у детей 4–11 лет (первый период детства – 4–7 лет, второй период детства – 8–11 лет) (Патент № 20151146904, 2015 г.). Система оценки включает клинические, рентгенологические, КТ-, МРТ-графические, электромиографические, электронейро-миографические, биомеханические показатели. Каждый показатель в зависимости от выраженности оценивается в баллах (от 1 до 3). Оценивались четыре клинических симптома (табл. 1).

Таблица 1

Степень выраженности клинических симптомов

Симптом	Выраженность	Балл
Жалобы на боль в ТБС	при нагрузке	1
	периодические	2
	постоянные	3
Объем движений в ТБС	избыточный объем ротационных движений	1
	ограничение отведения	2
	избыточный объем ротационных движений, ограничение отведения	3
Симптом Тренделенбурга	слабо положительный	1
	положительный	2
	резко положительный	3
Походка	с ротацией стоп вовнутрь	1
	с ротацией стоп вовнутрь, незначительная хромота	2
	с ротацией стоп вовнутрь, выраженная хромота	3

Лучевая диагностика включала 6 угловых рентгенологических признаков: ацетабулярный угол (АУ), шеечно-диафизарный угол (ШДУ), угол Шарпа (УШ), угол Виберга (УВ), угол антеверсии шейки бедренной кости (АтШ), угол вертикального соответствия (УВС); четыре КТ-графических: передний ацетабулярный угловой сектор ( AA-SA ), задний ацетабулярный угловой сектор ( PASA ), горизонтальный ацетабулярный угловой сектор ( HASA ), антеверсию шейки и головки бедренной кости (АтШГ) и два МРТ-графических параметра: хрящевой ацетабулярный угол (ХАУ), дефекты хряща (ДХ) (табл. 2).

Электромиографические (ЭМГ) исследования выполнялись с целью электрофизиологической оценки состояния мышц, участвующих в осуществлении движений в ТБС, проводилась регистрация биоэлектрической активности большой и средней ягодичных мышц; электронейромиографиче-ское исследование (ЭНМГ) включало определение активности бедренного, малоберцового и большеберцового нервов путем определения амплитуды вызванного моторного ответа (М-ответ) (три признака). При биомеханическом исследовании определяли степень нарушения временных параметров ходьбы (три признака) (табл. 3).

Таким образом, для комплексной оценки степени выраженности диспластических изменений ТБС у детей максимально использовались 22 критерия для одного сустава. Определяли балл каждого признака, сумму баллов и средний балл, как отноше- ние суммы баллов к количеству исследуемых показателей. Средний балл в 0,5–1,4 соответствует I (легкой) степени дисплазии, 1,5–2,4 – II (умеренной), выше 2,4 – III (выраженной).

Обследованы 165 детей 4–11 лет (первого и второго периодов детства) (218 су- ставов) с дисплазией ТБС различной степени выраженности. Распределение детей по возрастным группам и степени выраженности диспластических изменений ТБС представлено в таблице 4.

Таблица 2

Рентгенологические			КТ-, МРТ-графические
Параметр	Выраженность	Балл	Параметр	Выраженность	Балл
АУ	20–24°	1	AASA	50–41°	1
	25–35°	2		40–35°	2
	>35°	3		<35°	3
ШДУ	135–139°	1	PASA	90–85°	1
	140–145°	2		84–80°	2
	>145°	3		<80°	3
УШ	47–53°	1	HASA	140°–135°	1
	54–65°	2		134–125°	2
	>65°	3		<125°	3
УВ	24–20°	1	АтШГ	25–34°	1
	19–15°	2		35–45°	2
	<15°	3		>45°	3
АтШГ	35–45°	1	ХАИ	10–19°	1
	46–55°	2		20–26°	2
	>55°	3		>26°	3
УВС	80–71°	1	ДХ	фокальные	1
	70–61°	2		генерализованные	2
	<60°	3		тотальные	3

Примечание. АУ – ацетаблулярный угол; ШДУ – шеечно-диафизарный угол; УШ – угол Шарпа; УВ – угол Виберга; АтШГ – угол атеверсии шейки и головки бедра; УВС – угол вертикального соответствия.

Таблица 3

ЭМГ- и ЭНМГ-показатели			Биомеханические признаки
Параметр	Выраженность	Балл	Параметр	Выраженность	Балл
Биоэлектрическая активность большой ягодичной мышцы (МВ)	500–400	1	Цикл шага (сек)	1,30–1,40	1
	399–300	2		1,40–1,50	2
	<299	3		>1,50	3
Биоэлектрическая активность средней ягодичной мышцы	500–400	1	Период опоры(%)	61,5–60,2	1
	399–300	2		60,1–57,6	2
	<299	3		<57,6	3
Активность нервов (М-ответ) (МВ)	3–4	1	Коэффициент ритмичности (%)	0,97–0,94	1
	2–3	2		0,93–0,91	2
	<2	3		<0,91	3

Таблица 4

Распределение пациентов с дисплазией тазобедренных суставов по группам в зависимости от возраста и степени выраженности диспластических изменений (баллы)

Возрастной период (лет)	Степень выраженности дисплазии ТБС			Количество пациентов/ суставов
	Сумма баллов	Средний балл	Степень	Абс.	%
Первый период детства (4–7 лет)	5–24	0,5–1,4	I	9/15	6,8/8,4
	25–45	1,5–2,4	II	74/96	56,0/54,3
	46–66	>2,4	III	49/66	37,2/37,3
Второй период детства (8–11 лет)	9–34	0,5–1,4	I	13/15	39,4/36,6
	35–50	1,5–2,4	II	14/19	42,4/46,3
	51–66	>2,4	III	6/7	18,2/17,1

Степень выраженности показателей лучевой диагностики

Степень выраженности ЭМГ-, ЭНМГ- и биомеханических признаков

В зависимости от степени выраженности диспластических изменений структур ТБС было назначено определённое лечение. При легкой степени дисплазии (22 пациента/ 30 суставов) назначали динамическое наблюдение, при необходимости консервативное лечение, массаж, лечебную гимнастику и профилактику коксартроза; при умеренных диспластических изменениях (88/115) проводили корригирующую межвертельную деторсионно-варизирующую остеотомию с медиализацией; при выраженных (55/73) – применяли комбинированное хирургическое лечение: остеотомию таза в сочетании с корригирующей межвертельной деторсионно-варизирующей остеотомией.

Проанализирована динамика показателей, характеризующих степень диспласти-ческих изменений ТБС, у детей 4–11 лет с умеренными (II степень) и выраженными (III степень) диспластическими изменениями (143 пациента/188 суставов). Степень диспластических изменений по предложенному способу определяли у каждого пациента до и после хирургического лечения (сразу и через 6 месяцев). Для оценки диагностической эффективности (специфичности, чувствительности, общей надежности или точности и валидности) был проведён анализ динамики выраженности диспла-стических изменений в ТБС до и после операции. При проведении оценки результата лечения ориентировались на разность баллов, характеризующих степень дисплазии ТБС, до и после хирургического лечения. При различии более чем в 1,0 балл резуль- тат считали истинно положительным (улучшение есть, TP – True Positives), при различии в 0,8–0,9 балла – ложноотрицательным (FN – False Negatives), в 0,6–0,7 балла – ложноположительным (FP – False Positives) и при различии менее, чем в 0,5 балла – истинно отрицательным (улучшения нет, TN – True Negatives).

Чувствительность (истинно положительная пропорция, Se – sensitivity ) метода вычисляли отношением количества пациентов с истинным наличием улучшения (истинно положительные результаты) к общему числу пациентов с улучшением (истинно положительные и ложноотрицательные). Определяется по формуле:

Se = ( TP /( TP + FN ))×100%.

Специфичность (истинно отрицательная пропорция, Sp – specificity ) метода вычисляли отношением количества пациентов с истинным отсутствием улучшения состояния ТБС (истинно отрицательные результаты) к общему числу больных без улучшения (истинно отрицательные и ложноположительные результаты). Определяется по формуле:

Sp = ( TN /( TN + FP )).

Доля ложноположительных примеров ( FPR – False Positives Rate ) определяется разностью между 100 и специфичностью. Определяется по формуле:

FPR = 100 – Sp.

Точность (надежность) метода – доля правильных результатов метода (R – reliability) определяется процентным отношением суммы истинно положительных и истинно отрицательных результатов ко всем пациентам. Определяется по формуле:

R = ( TP + TN )/( TP + FN + TN + FP )×100 %.

Валидность способа комплексной оценки степени выраженности диспластических изменений ТБС определяли по нескольким коэффициентам:  коэффициент надежности

( Сr – определяется методом расщепления, исследования делят на четные и нечетные и определяют между ними коэффициент корреляции, который должен быть не ниже

0,75); коэффициент стабильности ( Cs – коэффициент корреляции между показателями сразу после операции и через 6 месяцев должен быть не менее 0,80); коэффициент константности ( Cc – коэффициент корреляции между показателями, полученными разными исследователями должен быть не ниже 0,80).

Для оценки результата хирургического лечения использовали понятие «размер эффекта» по Коэну, который рассчитывался по формуле:

Средний балл до лечения – Средний балл после лечения Ef (средний эффект) =

Стандартное отклонение до лечения

Эффект <0,2 расценивается как малый, 0,2–0,5 – умеренный, 0,5–0,8 – средний, >0,8 – сильный.

Для определения коэффициента надёжности ( Cr ) использовали метод расщепления, результаты исследования (разность средних баллов степени выраженности диспластических изменений ТБС до лечения и после операции) во всей выборке ранжировали по принципу «четный– нечетный» и провели корреляционный анализ между двумя этими совокупностями. Обнаружили тесную прямую связь (r = 0,89). Коэффициент стабильности ( Сs ) определяли с применением методики «тест–ретест». Исследования в послеоперационном периоде проводили два раза, сразу и через 6 месяцев после операции, т.е. проводили корреляционный анализ между двумя вариационными рядами: 1-й – разница между средними баллами пациентов до хирургического лечения и сразу после операции, 2-й – разница между средними баллами пациентов до операции и через 6 месяцев после нее. Выявили положительную сильную связь (r = 0,86).

Вариационно-статистический анализ проведён с применением пакета прикладных программ Statistica 13.0. Формат данных: медиана (Me), амплитуда (А, min-max), стандартное отклонение (SD), межквартильный размах (25 %, 75 % процентили). Определяли коэффициент корреляции Пир- сона (r), при r < 0,25 корреляции слабые, 0,25 < r < 0,5 – умеренные, 0,5 < r < 0,75 – средние, 0,75 < r < 1,0 – сильные (тесные). Проверку на нормальность проводили с применением критерия Шапиро-Уилка, статистическую значимость различий доказывали с использованием критерия Фишера при р < 0,05.

Результаты

Проанализирована динамика показателей, характеризующих степень диспласти-ческих изменений ТБС у детей 4–11 лет (143 пациента/188 суставов) с умеренными (II степень, 88 пациентов/115 суставов) и выраженными (III степень, 55 пациен-тов/73 суставов) диспластическими изменениями до хирургического лечения, сразу после операции и через 6 месяцев.

До операции боль при нагрузке испытывали 12 детей (8,4 %), периодическую боль – 78 (54,5 %) и постоянную – 53 (37,1 %) пациентов. Избыточная ротация отмечалась в 57 суставах (30,3 %), ограничение движения – в 96 (51,1 %) и комбинация этих нарушений – в 35 (18,6 %) суставах. Симптом Тренделенбур-га в разной степени положительным был у 116 пациентов (81,1 %), из них у 22 детей (19,6 %) он был слабо положительным, у 82 (70,7 %) – положительным и у 12 (10,4 %) – резко положительным. У всех детей отмечалось в той или иной степени нарушение походки: у 42 (29,4 %) – ротация стоп вовнутрь, у 83 (58,0 %) – ротация стоп и хромота и у 18 (12,6 %) – ротация стоп и выраженная хромота.

УВ, в норме составляющий у детей 22–30º, при умеренных диспластических изменениях снижался до 15–19º, при выраженных – до 1,0–15º; УШ, напротив, увеличивался от 41–50º в норме до 52–65º у детей со II и до 55–78º с III степенью дисплазии; АУ также увеличивается от 11–20º до 21–30º при II и до 30–50º при III степени; увеличивался соответственно ШДУ от 120–135º до 133–150º и до 141–155º и АтШГ – от 17–31º до 43–60º и до 52–64º, тогда как УВС уменьшался от 85–91º до 62–79º и до 58–74º.

В основном КТ- и МРТ-диагностика проводилась детям старше 6 лет. AASA , PASA и HASA (передний, задний и горизонтальный угловые сектора) соответственно уменьшались по сравнению с нормальными показателями по мере нарастания диспла-стических изменений в ТБС от 51–60º до 39–49º и до 27–39º, от 90–101º до 77–89º и до 73–83º, от 138–154º до 125–139º и до 117–129º. АтШГ, напротив, увеличивались от 13–27º в норме до 31–47º при умеренных и до 46–54º при выраженных признаках дисплазии.

ХАИ увеличивался от возрастной нормы в 2–9º до 17–26º с генерализованными дефектами хряща при умеренных диспластиче-ских изменениях и до 27–36º с тотальными дефектами хряща – при выраженных.

Снижались биоэлектрическая активность ягодичных мышц до 399–300 МВ при II степени дисплазии ТБС и менее 299 МВ при III, параллельно снижались и амплитуда М-ответа до 3–2 и менее периферических нервов нижних конечностей.

Изменялись стабилометрические параметры походки: ЦШ увеличивался от 1,2–1,3 сек до 1,4–1,5 сек при II степени дисплазии и до 1,5–1,7 сек при III; ПО от 61,6–62,7 % соответственно уменьшался до 57,7–61,5 % и до 52,2–57,8 %; КР также уменьшался от 1,0 до 0,9 и до 0,8.

После оперативного лечения (при умеренных диспластических изменениях – корригирующая межвертельная деторси-онно-варизирующая остеотомия с медиали-зацией; при выраженных – комбинированное хирургическое лечение: остеотомия таза в сочетании с корригирующей межвертельной деторсионно-варизирующей остеотомией) объективные показатели, характеризующие степень дисплазии ТБС, в основном приближались к возрастным нормам или соответствовали легкой степени дисплазии. Непосредственно сразу после операции было трудно оценить клинические симптомы (интенсивность боли, нарушение походки и движений в суставе) и биомеханические параметры походки, поэтому они оценивались через 6 месяцев после операции. У каждого больного для каждого исследуемого показателя определяли балл (от 1 до 3), затем все баллы суммировались, и определяли средний. Таким образом, определяли степень диспластических изменений ТБС до лечения, сразу после операции и через 6 месяцев (табл. 5).

Результат хирургического лечения оценивали по разности средних баллов до и через 6 месяцев после лечения. Разность баллов ниже 0,5 считали истинно отрицательным результатом (нет улучшения), 0,6–0,7 – ложноположительным, 0,8–0,9 – ложноотрицательным и больше 1,0 – истинно положительным результатом (есть улучшение).

Истинно положительный результат был отмечен у 129 детей, (улучшение есть), истинно отрицательный результат – у 7 (улучшения нет), ложноположительный – у одного, ложноотрицательный – у 6 пациентов. Таким образом, диагностическую эффективность способа комплексной оценки степени дисплазии ТБС можно определить по чувствительности ( Se ), специфичности ( Sp ) и общей надёжности ( R ), а долю ложноположительных примеров – по FPR.

Se = 129 / (129 + 6) × 100% = 95,6 %;

Sp = 7 / (7 + 1) × 100% = 87,5 %;

R = (129 + 6) / (129 + 6 + 7 + 1) × 100 % = 95,1 %; FPR = 100 – 87,5 = 12,5.

Таблица 5

Средние баллы параметров комплексной оценки состояния ТБС у детей с умеренными и выраженными диспластическими изменениями до операции, сразу после операции и через 6 месяцев

Степень дисплазии ТБС	До операции			После операции			Через 6 месяцев
	re co S g и S	о co m о H p. g £ E 05 О 05 P	DP P e- P 5 re CD U	re co S g и S	m о E 05 о 05 P	DP 1 § 5 S	re co	m о о 05 P	Dp 1 § gs и
II	27,26	15,9	1,71	8,5	12,3	0,69	10,3	16,4	0,63
III	44,6	18,2	2,45	11,99	13,6	1,47	21,03	17,1	1,23
Общ	35,9	17,1	2,08	10,2	12,95	1,06	15,66	16,75	0,93

При определении коэффициента константности ( Сс ) коррелировали результаты исследования, полученные разными экспериментаторами, выявили прямую сильную связь (r = 0,85). Общий средний результат хирургического лечения оценивали по величине среднего эффекта ( Ef ) сразу после операции и спустя 6 месяцев, который составил до операции 2,08 ± 1,3, сразу после операции – 1,06 ± 0,4, средний эффект хирургического лечения оценивался в 0,8 балла, общий средний балл через 6 месяцев после операции составил 0,93 ± 0,3. Таким образом, средний хирургический эффект через 6 месяцев определялся не менее 0,9, что расценивалось как показатель сильной эффективности диагностической оценки.

Обсуждение

Проведённая комплексная оценка дис-пластических изменений в ТБС позволила осуществить многокритериальный анализ с использованием современных методов диагностики, стандартных для данной патологии [9–11]. Так, помимо традиционного клинического и рентгенологического метода были использованы данные КТ/МРТ, детализирующие состояние как костных, так и хрящевых структур сустава с реконструкцией его геометрии. Кроме того, с помощью электрофизиологического и биомеханического методов оценивали состояние всей нижней конечности и возможности постурального баланса у ребенка на фоне дисплазии [12, 13].

Любой диагностический способ перед тем, как он начинает использоваться в практических целях, должен быть протестирован на объективные операционные характеристики: чувствительность, специфичность, точность и валидность [14], что соответствует принятым в настоящее время теории доказательности в медицине [15]. С помощью различных статистических инструментов ортопед может грамотно обосновать применение того или иного метода определения степени тяжести ортопедического заболевания, к примеру, ДТС.

Заключение

Разработанная комплексная оценка степени диспластических изменений тазобедренного сустава у детей демонстрировала высокую чувствительность ( Se = 95,6 %), достаточную специфичность ( Sp = 87,5 %), высокую общую надёжность ( R = 95,1 %) и валидность ( Сr = 0,89; Cs = 0,86; Cc = 0,85) по совокупности статистических критериев, что является значимым доказательством её жизнеспособности.

Персонифицированный выбор метода лечения, продиктованный полученными данными способа комплексной оценки также показал высокую эффективность (средний эффект результата хирургического лечения через 6 месяцев после операции составлял 0,9).

Учитывая современные реалии и развитие стратегий доказательности в медицине, необходимо широко внедрять модели статистической проверки гипотез и критерии, которые способны подтвердить результаты любого клинического исследования в ортопедии.