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 (r_s= -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).