Прогнозирование сохранности конечности при гнойно-некротических поражениях стоп ишемического генеза
Автор: Малахов Ю.С., Аверьянов Д.А., Иванов А.В.
Журнал: Вестник Национального медико-хирургического центра им. Н.И. Пирогова @vestnik-pirogov-center
Статья в выпуске: 2 т.3, 2008 года.
Бесплатный доступ
Получена математическая модель, позволяющая прогнозировать вероятность сохранения конечности у больного с гнойно-некротическим поражением нижних конечностей ишемического генеза.
Прогнозирование исходов операций, облитерирующие заболевания нижних конечностей
Короткий адрес: https://sciup.org/140187676
IDR: 140187676
Текст научной статьи Прогнозирование сохранности конечности при гнойно-некротических поражениях стоп ишемического генеза
Значительное расширение спектра и количества реконструктивных операций на магистральных сосудах, в том числе в терминальных стадиях облитерирующих заболеваний, требует принятия оптимального решения о целесообразности проведения и выбора метода оперативного вмешательства, в особенности у пожилых и ослабленных больных. Современный хирург должен сформулировать научно обоснованный прогноз результативности предполагаемой операции. Прогнозирование исходов реконструктивных операций в настоящее время осуществляется от интуитивно-эмпирического предсказания до современных компьютерных технологий обработки, визуализации и моделирования медико-биологической информации [1, 2, 3, 4].
Путем выделения достоверных критериев прогнозирования результатов реконструктивных операций на сосудах нижних конечностей в практическом плане наиболее удобной является дискриминантная алгоритмическая модель «деревья классификации», позволяющая сосудистому хирургу прогнозировать исход реконструктивной операции с точностью до 92% случаев без использования дополнительных технических средств и помощи специалистов-математиков [5].
В практическом отношении важным является тот факт, что использование данных артериографии, УЗИ, дебитометрии, многомерных методов статистики (дискриминантного и логической регрессии) позволяют при помощи математических методов прогнозирования тромбозов определить оптимальную тактику лечения данной категории больных в каждом конкретном случае, в результате частота ранних тромбозов снизилась с 17% до 2% [6]. В других работах с целью прогнозирования осложнений после реконструктивных операций на аорто-подвздошном сегменте использован более перспективный метод искусственных нейронных связей с многомодульной организацией. В результате проведенного исследования 661 больного с ХОЗАНК установлено, что данный метод позволяет с высокой точностью прогнозировать такие состояния, как послеоперационный тромбоз, кровотечение, а также летальный исход после аорто-бедренных реконструкций в раннем послеоперационном периоде [7].
Материалы и методы
В исследование вошли 150 пациентов с гнойно-некротическими поражениями нижних конечностей ишемического генеза (IV стадия ХИНК по классификации R. Fontain–Покровского).
Мужчины составили 87,3% (131), а женщины – 12,7% (19). Средний возраст больных составил 58,6 ± 10,7 лет. По этиологии сосудистых поражений распределение больных было следующим: изолированные формы атеросклероза – 50% (75) наблюдений, атеросклероз в сочетании с сахарным диабетом – 36% (54), облитерирующий тромбангиит – 9,3% (14) наблюдений. У 56,7% (85) больных диагностирована сопутствующая ишемическая болезнь сердца, причем 14,7% (22) перенесли инфаркт миокарда, а ишемический инсульт – 13 (8,6%) больных, гипертоническая болезнь диагностирована у 58% (87).
С целью оценки гемодинамики в нижних конечностях и топической диагностики поражений артериального русла использовались следующие инструментальные методы исследования: ультразвуковая допплерография, ультразвуковое дуплексное ангиосканирование, цифровая рентгенконтрастная субтракционная ангиография. Оценку путей артериального кровотока по данным ангиографии производили по классификации R.Ruther-ford (1997). Исследование системы микроциркуляции проводилось при помощи транскутанного напряжения кислорода в тканях (ТсРО20) и изотопной сцинтиграфии стоп гиппураном-йод-131. При оценке тяжести язвеннонекротического процесса использовали классификацию F. Wagner (1979) для оценки диабетических поражений стопы ввиду отсутствия в доступной литературе других классификаций для ишемического поражения.
Результаты
На основании результатов обследования больных сформирована база данных, представляющая собой матрицу наблюдений размером: n *(k+1), где n – число строк в матрице равное числу случаев наблюдавшихся объектов; k – число входных контролируемых параметров; 1 – число выходных параметров; (k+1) – число столбцов в матрице наблюдений (Юнкеров В.И., Григорьев С.Г., 2002). База данных содержала 70 признаков, из которых 32 являлись дискретными, качественными, и 38 – непрерывными, количественными. Доля пропущенных значений составила менее 1%. Нами использовались следующие методы статистического анализа: анализ таблиц сопряженности, линейный и ранговый корреляционный анализ, логистическая регрессия для двоичных откликов, многомерный регрессионный анализ. Критическое значение уровня значимости принималось равным 5%. Анализ данных производился с помощью пакета прикладных программ Statistica for Windows 6.0 (Боровиков В.П., 1998).
Основой обучающей информации для создания логистической регрессионной модели с целью прогнозирования сохранности конечности стали клинико-лабораторные данные 150 больных из общей базы наблюдений (n= 150).
Для определения степени влияния проанализированных факторов на показатель «сохранность конечности» был применен метод логистической регрессии. Метод позволил оценить степень влияния различных факторов и создать математическую модель для прогнозирования сохранности конечности при гнойно-некротических поражениях ишемического генеза.
В качестве признаков, включаемых в модель, как независимые факторы причины, определена совокупность клинико-лабораторных признаков и методов лечения, имеющих статистически значимую, достоверную корреляционную связь с сохранностью конечности. После логического анализа и оценки статистических связей исходных данных, с помощью корреляционного анализа для дальнейшего исследования в обучающую матрицу включено 5 признаков из 70, которые имели умеренную (0,3< r< 0,7) или слабую (r< 0,3) статистически значимую (p< 0,05) корреляционную связь с сохранностью конечности:
-
1) степень деструктивных изменений на стопе по Wagner (rs= -0,3);
-
2) наличие болей в покое ( φ = -0,3);
-
3) реконструктивная операция на сосудах конечности (прямая реваскуляризация и артериализация венозного русла) ( φ = 0,6);
-
4) транскутанное напряжение кислорода в покровных тканях (r= 0,7);
-
5) сроки выполнения гнойного этапа (r= -0,4).
Основной задачей моделирования являлась оценка степени влияния различных «входных» факторов на сохранность конечности и выделение из них наиболее весомых. Выделение наиболее значимых факторов дает возможность оптимизировать лечебную тактику при данном заболевании. Второй задачей моделирования являлся прогноз сохранности конечности по данным врачебного осмотра и обязательного лабораторного и инструментального исследования. По сути, такая модель является экспресс-прогнозом, так как строится на основании минимально достаточного числа признаков.
В качестве прогнозируемого «фактора-отклика» оценивались:
-
– благоприятный исход – конечность сохранена – код 1;
-
– неблагоприятный исход – конечность ампутирована – код 0.
Расчеты произведены с помощью модуля Logistic Regression из пакета прикладных программ Statistica for Windows 5.5. В логистическую регрессионную модель были включены 5 признаков, перечень которых, коэффициенты модели и уровень их значимости приведены в табл. 1.
Табл. 1. Признаки, включенные в логистическую регрессионную модель прогноза сохранности конечности
№ |
Наименование и градации признаков |
Коды |
Коэффициенты модели |
Уровень значимости, р |
1 |
Степень деструктивных изменений на стопе по F.Wagner |
Х 1 |
- 1,3 |
0,14 |
2 |
Наличие болей в покое |
Х 2 |
- 0,8 |
0,57 |
3 |
Реконструктивная операция |
Х 3 |
8,0 |
0,001 |
4 |
Транскутанное напряжение кислорода в покровных тканях (Тк РО2) |
Х 4 |
5,0 |
0,04 |
5 |
Сроки гнойного этапа |
Х 5 |
- 2,6 |
0,0005 |
6 |
Константа |
В 0 |
- 6,4 |
0,34 |
Полученная логистическая регрессионная модель имеет вид:
ск =
ЕХР(- 6,4-1,3X1-0,8X2+8,0X3+5,0X4-2,6X5) (1+ ЕХР(- 6,4-1,3X1-0,8X2+8,0X3+5,0X4-2,6X5)
где СК – вероятность сохранности конечности (сохранность конечности ожидается при СК> 0,5; ампутация конечности ожидается при СК≤ 0,5).
-
Х1 – степень деструктивных изменений на стопе по F. Wagner (1981):
-
0 – язвенный дефект отсутствует, но есть сухость кожи, клювовидная деформация пальцев, выступание головок метатарзальных костей, другие костные и суставные аномалии;
-
1 – поверхностная язва без признаков инфицирования;
-
2 – глубокая язва, но без вовлечения в процесс костной ткани;
-
3 – глубокая язва с образованием абсцесса, с вовлечением в процесс костных структур;
-
4 – ограниченная гангрена (пальца или части стопы);
-
5 – гангрена всей стопы;
-
Х 2 – наличие болей в покое:
-
– отсутствие болей в покое – 0 баллов;
-
– боли в покое – 1 балл;
-
Х 3 – реконструктивная операция:
-
– не выполнялась – 0 баллов;
-
– выполнялась – 1 балл;
-
Х 4 – транскутанное напряжение кислорода в покровных тканях (Тк РО2):
-
– 10–20 мм рт. ст. – 1 балл;
-
– 21–30 мм рт. ст – 2 балла;
-
– 31–40 мм рт. ст – 3 балла;
-
– больше 40 мм рт. ст. – 4 балла.
-
Х 5 – сроки гнойного этапа после реконструкивной операции:
-
– не выполнялся – 0 баллов;
-
– 1–5 сутки – 1 балл;
-
– 6–10 сутки – 2 балла;
-
– 11–15 сутки – 3 балла;
-
– позже 16 суток – 4 балла.
Далее с помощью вычисленных коэффициентов логистической регрессионной модели мы рассчитали прогностическую вероятность сохранности конечности по каждому случаю и полученные результаты сравнили с реальными данными. В результате определена информационная способность модели (точность прогноза) по совокупности признаков. Результаты анализа приведены в табл. 2.
Табл. 2. Информационная способность логистической регрессионной модели (точность прогноза)
Наблюдаемый исход |
Информационная способность модели, % |
Ампутация конечности (прогноз) |
Конечность сохранена (прогноз) |
Итого |
Ампутация конечности |
94,7 |
36 |
2 |
38 |
Конечность сохранена |
99,1 |
1 |
111 |
112 |
Всего |
96,9 |
37 |
113 |
150 |
В группе больных с ампутациями исследуемая модель обеспечивает совпадение прогнозируемого исхода с реальным в 94,7% случаев (у 36 из 38 больных с ампутациями конечностей). В группе больных, где конечности были сохранены, совпадение прогнозируемых и реальных исходов отмечено в 99,1% случаев (у 111 из 112 больных с сохраненными конечностями). Общая информационная способность составила 96,9% (совпадение прогноза с реальными данными наблюдается у 147 больных из 150). Чувствительность логистической регрессионной модели составляет – 94,7%, специфичность – 99,1%, безошибочность 98,0%, доля ложноотрицательных ответов (ошибка первого рода) 5,3%, доля ложноположительных ответов (ошибка второго рода) – 0,9%.
Распределение остатков после сравнения рассчитанных значений по модели с наблюдаемыми соответствует нормальному закону. Данная модель является статистически значимой ( χ 2= 142,9; df= 5; р<0,0001) и соответственно достоверной.
По знаку коэффициентов модели (k) и величине отношения шансов (OR) можно судить о степени влияния каждого изучаемого фактора на сохранность конечности (табл. 3).
Табл. 3. Отношение шансов и доверительные интервалы
№ п/п |
Наименование и градации признаков |
Отношение шансов (OR) |
Доверительный интервал (Сl) |
1 |
Степень деструктивных изменений на стопе по F.Wagner |
0,26 |
0,04–1,56 |
2 |
Наличие болей в покое |
0,46 |
0,03–6,8 |
3 |
Реконструктивная операция |
2905,5 |
23,6–357409,9 |
4 |
Транскутанное напряжение кислорода в покровных тканях (Тк РО2) |
127,0 |
1,3–12309,1 |
5 |
Сроки гнойного этапа |
0,07 |
0,02–0,31 |
Установлено, что увеличивают риск ампутации конечности:
-
1) Степень деструктивных изменений на стопе по F. Wagner – в 0,3 раза;
-
2) Наличие болей в покое – в 0,5 раза;
-
3) Сроки выполнения гнойного этапа – в 0,07 раза.
Снижают риск ампутации конечности:
-
1) Реконструктивная операция на артериях конечностей – в 2905,5 раза;
-
2) Повышенный уровень транскутанного напряжения кислорода в покровных тканях конечности после реконструктивной операции на артериях – в 127,0 раз.
Выводы
Нами получена математическая модель, позволяющая прогнозировать вероятность сохранения конечности у больного с гнойно-некротическими поражениями конечностей ишемического генеза. В результате оценки коэффициентов модели установлено, что наибольшее влияние на сохранность конечности оказывает реконструктивная операция на артериях конечностей, для восстановления магистрального кровотока. Вторым решающим фактором является повышение уровня транскутанного напряжения кислорода в покровных тканях нижней конечности после реконструктивной операции на артериях.
Установлено, что увеличивают риск ампутации конечности высокая степень деструктивных изменений на стопе по F. Wagner, а также наличие болей в покое. Также на сохранность конечности влияют сроки выполнения санирующей операции на стопе. В результате при выборе оптимального срока некрэктомии на стопе в первую очередь необходимо учитывать наличие и вид выполненной реконструктивной операции на артериях – прямая артериальная реконструкция, либо артериа-лизация венозного русла. Следующими по значимости факторами, влияющими на выбор срока некрэктомии являются степень деструктивных изменений на стопе (по F. Wagner) и характеристика путей артериального оттока (по R. Rutherford).
Список литературы Прогнозирование сохранности конечности при гнойно-некротических поражениях стоп ишемического генеза
- Бураковский В.И., Лищук В.А., Стороженко И.Н. Клинико-математический подход к изучению острых расстройств кровообращения после операции на сердце//Применение математических моделей в клинике сердечно-сосудистой хирургии. -М., 1980. -С. 45-50.
- Афонин А.А. Прогоноз и оптимизация хирургического лечения больных облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей в стадии критической ишемии//Автореф. дисс… канд. мед. наук. -Ростов-на-Дону, 2003. -24 с.
- Lujon S., Criodo E., Puras E., Izquierdo L.M. Duplex scanning or arteriography for preoperative planning of lower limb revascularization//Eur. J. Vsac. Endovasc. Surg. -2002. -Vol. 24, № 1. -P. 31-36.
- Avenarius J.K., Breek J.C., Lampmann LE. et al. The additional value of angiography after colour-coded duplex on decision making in patients with critical limb ischaemia. A prospective study//Eur. J. Vasс. Endovasc. Surg. -2002. -Vol. 23. -№ 5. -P. 393-397.
- Гавриленко А.В., Лисицкий Д.А. Прогнозирование результатов реконструктивных операций на сосудах нижних конечностей. -М., 2001. -75 с.
- Хлебов В.Ф. Прогнозирование тромбозов при хирургическом лечении поражений аорто-бедренного и бедренно-подколенного сегментов//Регионарное кровообращение и микроциркуляция. -2002. -Т. 1, № 3. -С. 14-18.
- Полянцев А.А., Мозговой П.В., Фролов Д.В., Камаев В.А., Щербаков М.В. Прогнозирование осложнений после реконструктивных операций на аорто-подвздошном сегменте//Хирургия. -2004. -№ 4. -С. 9-12.