Результат интеллектуальной деятельности: Способ прогнозирования возникновения осложнений после остеосинтеза пяточной кости

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для прогнозирования характера заживления послеоперационной раны после открытой репозиции и внутренней фиксации (ORIF) перелома пяточной кости на фоне хронических нарушений кровообращения нижних конечностей.

Современные травматологи склонны к расширению показаний для оперативного лечения переломов пяточной кости. Это связано с тем, что ORIF при лечении около- и внутрисуставных переломов пяточной кости является «золотым стандартом» и обеспечивает лучшие функциональные результаты по сравнению с консервативным лечением или чрескожной фиксацией [8, 11]. Оперативное лечение таких пострадавших, без учета факторов и заболеваний, влияющих на характер заживления раны почти в 30% случаев приводит к осложнениям в раннем послеоперационном периоде. При этом в 3% случаев, несмотря на проводимые мероприятия, развивается хронический остеомиелит, приводящий к инвалидизации больного [12, 13].

Важность прогнозирования возникновения осложнений со стороны послеоперационной раны определяется тем, что такой прогноз позволяет своевременно корректировать лечебно-диагностическую тактику у пострадавших с переломами пяточной кости на фоне хронического нарушения кровообращения нижних конечностей.

Ряд хирургов прогнозируют варианты заживления операционной раны после ORIF пяточной кости на основании: возраста больного, наличия табакокурения, заболеваний периферических сосудов, характера перелома по классификации Sanders, состояния мягких тканей, наличия опыта и др. [1, 6, 7, 9, 10].

Лантух Т.А. с соавт. (2014) занимались оценкой риска развития хирургических осложнений при оперативном лечении внутрисуставных переломов пяточной кости [2]. Однако авторы не обосновали целесообразность и объем инструментального исследования больных этой категории на фоне нарушения периферического кровообращения.

Известен «Способ прогнозирования эффективности оперативного метода лечения изолированных переломов пяточной кости со смещением» [4]. Данный способ имеет ряд недостатков, а именно: не учитывают наличие хронических облитерирующих заболеваний артерий нижних конечностей; ультразвуковое доплерное сканирование (УЗДС) сосудов нижней конечности, упомянутое авторами - является «операторозависимым методом» и требует определенных навыков в использовании. Следовательно, интерпретация данных, полученных разными операторами, может быть затруднена; способ не дает достоверной информации о состоянии микроциркуляции, т.е. состоянии тканевого метаболизма.

С целью определения лечебной тактики, объема оперативного вмешательства, а также целесообразности применения медикаментозной и немедикаментозной терапии в период стационарного лечения, наряду с общеклиническим обследованием, рентгенографией и компьютерной томографией пяточной кости необходимо выполнение таких исследований, как: дистанционная инфракрасная полипозиционная термометрия (ДИПТ), посегментарная манометрия с определением лодыжечно-плечевого индекса (ЛПИ) и транскутанная оксиметрия (ТрОк).

Важна оценка компенсаторных возможностей микроциркуляторного русла, при проведении функциональных проб с регистрацией показателей методом транскутанной оксиметрии. Наиболее распространенными считают ортостатические пробы (ОртПр), результаты которых фиксируют после поднятия нижней конечности (первая ОртПр) в лежачем положении на 30-45° в течение 3-6 минут и опускания нижней конечности в течение 3-6 минут (вторая ОртПр) [3].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является «Способ прогнозирования нуждаемости в проведении повторного хирургического вмешательства после остеосинтеза пяточной кости» [5], позволяя прогнозировать нуждаемость в повторном хирургическом вмешательстве после ORIF пяточной кости. В ходе данного способа проводят обследование пациента в предоперационном периоде, включающее в себя рентгенологическое исследование, а при наличии технической возможности компьютерную томографию пяточной кости. Далее выполняют дистанционную полипозиционную инфракрасную термометрию с определением проксимально-дистального градиента. Затем проводят посегментарную манометрию с определением лодыжечно-плечевого индекса. Измеряют транскутанное напряжение кислорода базальное и при первой ортостатической пробе (ОртПр), после чего определяют его плато после первой ортостатической пробы, при второй ортостатической пробе, разницу между базальным значением и второй ортостатической пробой, плато после второй ортостатической пробы. Далее вычисляют линейные дискриминантные функции F1 и F2 по формулам:

F1=-97,8556+29,7001*rtr+101,6612*abi-0,0459*toll-0,1662*ponk+1,0880*pall-1,8754*dtrp+0,5974*pfin,

F2=-94,5315+29,2303*rtr+100J026*abi-0,5313*toll-0,5118*ponk+1,5190*pall-2,2998*dtrp+0,6757*pfin,

где F1 - первая классификационная дискриминантная функция, соответствует группе пациентов, не требующих ПХВ;

F2 - вторая классификационная дискриминантная функция, соответствует группе пациентов, требующих ПХВ;

rtr - ПДГ, °С;

abi - ЛПИ, отн.ед.;

torb - базальное значение уровня кислорода при ТрОк, мм рт.ст.;

toll - уровень кислорода при первой ОртПр, мм рт.ст.;

ponk - плато уровня кислорода после первой ОртПр, мм рт.ст.;

pall - уровень кислорода второй ОртПр, мм рт.ст.;

dtrp - разница уровней кислорода между базальным значением и второй ОртПр, мм рт.ст.;

pfin - плато уровня кислорода после второй ОртПр, мм рт.ст.

Затем сравнивают полученные значения первой и второй дискриминантных функций. При этом функция, значение которой оказывается больше, указывает на принадлежность пациента к соответствующей группе.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности решать задачу прогнозирования возникновения осложнений со стороны послеоперационной раны после ORIF у пострадавших с переломами пяточной кости на фоне хронического нарушения кровообращения нижних конечностей. Данный недостаток обусловлен тем, что константы и коэффициенты при показателях не предназначены для прогнозирования возникновения осложнений со стороны послеоперационной раны после ORIF. Эффективность вышеприведенной модели составляет 55,5%, что подтверждает не возможность достаточно качественного прогноза возникновения осложнений после ORIF.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в обеспечение возможности точного прогнозирования возникновения осложнений после остеосинтеза пяточной кости из расширенного латерального доступа на фоне хронического нарушения кровообращения нижних конечностей различной этиологии.

Технический результат достигается тем, что в способе прогнозирования возникновения осложнений после открытой репозиции и внутренней фиксации перелома пяточной кости, в ходе которого проводят дистанционную полипозиционную инфракрасную термометрию с определением проксимально-дистального градиента (ПДГ), далее проводят посегментарную манометрию с определением лодыжечно-плечевого индекса (ЛПИ), затем измеряют транскутанное напряжение кислорода (ТрОк) как базальное, так и при первой ортостатической пробе (ОртПр), его плато после первой ортостатической пробы, при второй ортостатической пробе, разницу между базальным значением и второй ортостатической пробой, плато после второй ортостатической пробы, далее вычисляют линейные дискриминантные функции F1 и F2, а затем сравнивают полученные значения первой и второй дискриминантных функций, при этом функция, значение которой оказывается больше, указывает на принадлежность пациента к соответствующей группе, согласно изобретению линейные дискриминантные функции F1 и F2 вычисляют по следующим формулам:

F1=-99,7797+28,8609*rtr+93,4742*abi-0,1600*toll-1,0444*ponk+1,3016*pall-2,0030*dtrp+1,6116*pfin,

F2=-94,9773+29,4140*rtr+102,4331*abi-0,4991*toll-0,3221*ponk+1,4669*pall-2,2658*dtrp+0,4620*pfm,

где F1 - первая классификационная дискриминантная функция, соответствует группе пациентов без осложнений после ORIF;

F2 - вторая классификационная дискриминантная функция, соответствует группе пациентов с наличием осложнений после ORIF;

rtr - ПДГ, °С;

abi - ЛПИ, отн.ед.;

toll - уровень кислорода при первой ОртПр, мм рт.ст.;

ponk - плато уровня кислорода после первой ОртПр, мм рт.ст.;

pall - уровень кислорода второй ОртПр, мм рт.ст.;

dtrp - разница уровней кислорода между базальным значением и второй ОртПр, мм рт.ст.;

pfin - плато уровня кислорода после второй ОртПр, мм рт.ст.

В качестве закономерного результата изучения особенностей характера заживления послеоперационной раны после остеосинтеза пяточной кости из расширенного латерального доступа на фоне хронического нарушения кровообращения нижних конечностей различной этиологии можно рассматривать разработку математической многомерной модели прогнозирования возникновения осложнений после остеосинтеза пяточной кости из расширенного латерального доступа на фоне хронического нарушения кровообращения нижних конечностей различной этиологии. Для достижения этой цели нами был использован дискриминантный анализ - метод многомерной статистики, применяемый для решения задач классификации и позволяющий отнести объект с определенным набором признаков к одному из известных классов.

В целях отбора группы наиболее информативных признаков, включаемых в конечные модели, оценена информативность каждого признака методом однофакторного дисперсионного анализа, произведена их экспертная оценка, опробован ряд моделей с различным набором признаков.

Оценка связи возникновения осложнений с показателями, измеренными в ходе нашего исследования в количественной и порядковой шкалах, проведена с использованием однофакторного дисперсионного анализа. Изучалось разложение дисперсии показателей на составляющие:

- дисперсию вследствие влияния контролируемого фактора (вариант возникновения осложнений: нет или да);

- дисперсию, вызываемую действием неконтролируемых, случайных факторов и ошибками измерения.

По доле дисперсии, обусловленной контролируемым фактором, определялась степень и значимость влияния на каждый из показателей и соответственно связь с данным количественным показателем. Результаты дисперсионного анализа для информативных признаков прогнозирования возникновения осложнений после ORIF приведены в табл. 1.

где: voz - возраст пациента на момент госпитализации, полных лет;

rtr - ПДГ, °С;

abi - ЛПИ, отн.ед.;

torb - базальные значения уровня кислорода при ТрОк, мм рт.ст.;

toll - уровень кислорода при первой ОртПр, мм рт.ст.;

dtll - разница уровней кислорода между базальным значение и первой ОртПр, мм рт.ст.;

ponk - плато уровня кислорода после первой ОртПр, мм рт.ст.;

pall - уровень кислорода второй ОртПр, мм рт.ст.;

dtrp - разница уровней кислорода между базальным значением и второй ОртПр, мм рт.ст.;

pfin - плато уровня кислорода после второй ОртПр, мм рт.ст.

Анализ результатов дисперсионного анализа показывает, что для построения дискриминантной модели прогнозирования возникновения осложнений после ORIF может быть использован ряд показателей, имеющих статистически достоверную связь с вариантом возникновении осложнений после ORIF. Наиболее тесная связь выявлена с показателями базального значения уровня кислорода ТрОк (F=24,699; p<0,0001), уровня кислорода при 1-ой ОртПр (F=40,408; p<0,0001), плато уровня кислорода после первой ОртПр (F=29,754; p<0,0001), уровень кислорода 2-я ОртПр (F=31,453; p<0,0001), разница уровней кислорода между базальным значение и второй ОртПр (F=15,084; p<0,0001), плато уровня кислорода после второй ОртПр (F=28,350; p<0,0001). Несколько менее такие показатели, как возраст пациента на момент госпитализации (F=7,311; p<0,01), результаты ПДГ (F=8,605; p<0,01), ЛПИ (F=10,434; p<0,01), разница уровней кислорода между базальным значением и первой ОртПр (F=4,121; p<0,05).

Окончательная дискриминантная модель прогнозирования возникновения осложнений после ORIF содержат 7 переменных, указанных в табл.2.

Полученная модель прогнозирования возникновения осложнений после ORIF статистически достоверна (критерий F(7,66)=22,07; p<,00001).

Самыми информативными показателями для прогнозирования варианта возникновения осложнений после ORIF в полученной дискриминантной модели, таким образом, оказались плато уровня кислорода после первой ОртПр ТрОк (p<0,01) и уровень кислорода 2-я ОртПр ТрОк. Данные переменные имеют наибольшие отношения межгрупповой и внутригрупповой дисперсий.

В ходе выполнения канонического анализа получена одна каноническая линейная дискриминантная функция (КЛДФ) с уровнем значимости p<0,001 (критерий хи-квадрат Пирсона - 82,63; число степеней свободы df=7). Характер факторной структуры канонической функции (табл.3) позволил интерпретировать ее как фактор плато уровня кислорода после второй ОртПр: наиболее тесная корреляционная связь данной канонической функции выявлена с данной переменной (r=0,73).

При условии равной априорной вероятности принадлежности пациента к рассматриваемым группам получены линейные классификационные дискриминантные функции:

F1=-99,7797+28,8609*rtr+93,4742*abi-0,1600*toll-1,0444*ponk+1,3016*pall-2,0030*dtrp+1,6116*pfin,

F2=-94,9773+29,4140*rtr+102,4331*abi-0,4991*toll-0,3221*ponk+1,4669*pall-2,2658*dtrp+0,4620*pfin.

Первая классификационная дискриминантная функция, соответствует группе пациентов без осложнений после ORIF, вторая - пациентов с осложнениями после ORIF.

Для практического применения полученной дискриминантной модели используется расчет значений данных классификационных функций по результатам обследования пациента. Функция, значение которой оказывается больше, указывает на группу, вероятность принадлежности пациента к которой выше.

Заявленный способ поясняется следующей иллюстрацией:

На фиг. 1 представлена шкала оценки риска возникновения осложнений после ORIF перелома пяточной кости по значениям канонической дискриминантной функции - КЛДФ.

Способ прогнозирования возникновения осложнений после ORIF осуществляют следующим образом: у больного рассчитывают ПДГ, определяют ЛПИ и ТрОк. По результатам ТрОк измеряют уровень кислорода при первой ОртПр, плато уровня кислорода после первой ОртПр, уровень кислорода второй ОртПр, разницу уровней кислорода между базальным значением и второй ОртПр, плато уровня кислорода после второй ОртПр. Затем, используя полученные результаты анализа значений, рассчитывают линейные классификационные дискриминантные функции по следующим формулам:

F1=-99,7797+28,8609*rtr+93,4742*abi-0,1600*toll-1,0444*ponk+1,3016*pall-2,0030*dtrp+1,6116*pfin,

F2=-94,9773+29,4140*rtr+102,4331*abi-0,4991*toll-0,3221*ponk+1,4669*pall-2,2658*dtrp+0,4620*pfm.

Затем сравнивают полученные значения первой и второй дискриминантных функций. Функция, значение которой оказывается больше, указывает на принадлежность пациента к соответствующей группе больных, без осложнений или с осложнениями после ORIF перелома пяточной кости на фоне хронических нарушений кровообращения нижних конечностей.

Способ прогнозирования возникновения осложнений после ORIF поясняется следующими примерами.

Пример 1

Пациент С., 47 лет, поступил по поводу закрытого внутрисуставного перелома правой пяточной кости. Стаж курения - более 20 лет. Травма получена при падении с высоты 3-х метров за 2 часа до поступления в стационар.

При поступлении проведена лучевая диагностика. Перелом классифицирован как III тип по классификации Каплана и III ВС по Sanders.

При внешнем осмотре заднего отдела правой стопы выявлен отек мягких тканей, обширная гематома в заднем отделе стопы.

В течение 7 суток с момента поступления проводили комплексную терапию, включающую в себя антикоагулянты (гепарин), антигипоксанты (актовегин) и препараты, улучшающие реологические свойства крови (реополиглюкин), а также сеансы гипербарической оксигенации. Через 7 дней с момента травмы/поступления выполнено: ORIF из расширенного латерального доступа с костной пластикой трансплантатом из гребня подвздошной кости.

Швы сняты на 14-е сутки с момента операции. В раннем послеоперационном периоде продолжили проводимую фармакологическую коррекцию с сеансами барокамеры. Пациент продолжил проводимое лечение в амбулаторных условиях с рекомендациями продолжения фармакологической коррекции. К/д - 23. Общий срок нетрудоспособности - 3 месяца.

Результаты исследований:

rtr - 2,0°С; abi - 0,92; toll - 25; ponk - 37; pall - 40; dtrp - 4; pfin - 39.

По приведенным формулам расчета классификационных дискриминантных функций получены значения: F1=108,199964 и F2=101,324752. Наибольшее значение приняла функция, соответствующая группе больных без осложнений после ORIF.

Таким образом, у данного пациента на основании заключения разработанной математической модели низка вероятность развития осложнений после ORIF. Отсутствие осложнений после ORIF подтверждает прогноз - у пациента не было осложнений после ORIF.

Пример 2

Пациент В. 48 лет, поступил по поводу закрытого внутрисуставного импрессионного перелома правой пяточной кости со смещением отломков. Травма получена в результате падения с высоты более 2 м за 1 час до поступления в стационар. Отрицает наличие курения. Со слов пациента - на учете у сосудистого хирурга не состоит. При ходьбе отмечает боль в икроножных мышцах через 30 минут после начала движения. При ускорении ходьбы с переходом на бег - чувство судорог в икроножных мышцах. Выявлено отсутствие симметрии и снижение волосяного покрова голеней. Кожный покров обеих голеней и стоп бледный. Пульсация подколенной артерии и тыльной артерии стопы правой нижней конечности - снижена.

При поступлении выполнено общеклиническое и рентгенологическое обследование. Перелом классифицирован как II тип по классификации Каштана (угол 7°). СКТ заднего отдела стопы - по Sanders - III АС. По классификации Фонтейна-Покровского IIa ст.

Элементы комплексной коррекции, включая фармакологическую коррекцию и сеансы гипербарической оксигенации - не проводили.

Через 4 суток с момента поступления выполнена ORIF из расширенного латерального доступа с костной пластикой.

Через 6 суток с момента ORIF выявлено: поверхностное нагноение, геморрагическое отделяемое, подъем температуры тела до 38,0°С. Выполнено ПХВ: ревизия послеоперационной раны, (воспалительный процесс локализован поверхностно), санация, дренирование. После выполнения ревизии проводили комплексное лечение, включающее в себя: смену асептических салфеток над послеоперационной раной, антибиотикотерапию (антибиотики широкого спектра действия - цефтриаксон), антикоагулянты (фраксипарин), антигипоксанты (актовегин) и препараты, улучшающие реологические свойства крови (реополиглюкин), а также сеансы гипербарической оксигенации (7 сеансов экспозицией до 40 минут с индивидуальным подбором избыточного давления) - заживление вторичным натяжением. Швы сняты на 15 сутки с момента ревизии. Количество к/д - 47. Общий срок нетрудоспособности - 3,5 месяца. Результаты исследований:

rtr - 2,2°С; abi - 0,90; toll - 8; ponk - 19; pall - 21; dtrp - 3; pfin - 17.

По приведенным формулам расчета классификационных дискриминантных функций получены значения: F1=75.43926 и F2=83.67209. Наибольшее значение приняла функция, соответствующая группе больных с осложнениями после ORIF.

Таким образом, у данного пациента на основании заключения разработанной математической модели высока вероятность развития осложнений после ORIF. Развитие осложнений после ORIF подтверждает прогноз - у пациента были осложнения после ORIF.

Верификация полученной модели проводилась на основании распознавания моделью имеющейся группы больных (табл. 4)

Эффективность полученной модели составляет 97%, что подтверждает возможность достаточно качественного прогноза возникновения осложнений после ORIF.

Анализ матрицы факторной структуры канонических переменных, координат центроидов исследуемых групп, а также коэффициентов канонической линейной дискриминантной функции показывает, что в пользу высокой развития осложнений после ORIF свидетельствуют: высокое значение ПДГ, плато уровня кислорода после. первой ОртПр, уровня кислорода второй ОртПр, а также низкие значения уровня кислорода при первой ОртПр, разницы уровней кислорода между базальным значением и второй ОртПр, плато уровня кислорода после второй ОртПр.

Построение канонической линейной дискриминантной функции (КЛДФ) позволяет предложить шкалу риска развития осложнений после ORIF. КЛДФ рассчитывается следующим образом:

КЛДФ=-0,69566-0,17158*rtr-2,77896*abi+0,10517*toll-0,22406*ponk-0,05126*pall+0,08155*dtrp+0,35659*pfin.

Оценка риска возникновения осложнений после ORIF в соответствии с полученными координатами центроидов групп пациентов проводится следующим образом (см. фиг. 1): на оси выделенной КЛДФ при ее значении, меньшем -1,05, риск развития осложнений после ORIF высок: относительный риск (ОР), рассчитанный по результатам оценки имеющейся матрицы наблюдений, составил 29,8. При значениях КЛДФ в интервале от -1,05 до 2,18 риск развития осложнений после ORIF умеренный (ОР=20,9). Минимальный риск (ОР=0,03) - при значениях КЛДФ более 0,42. Расчет КЛДФ для пациента В. (пример 2) показал наличие высокого риска (КЛДФ=-22,03) развития осложнений после ORIF, что совпадает как с оценкой - классификационных ЛДФ, так и с наличием осложнений в раннем послеоперационном периоде после ORIF перелома пяточной кости.

Таким образом, предложенный способ прогнозирования возникновения осложнений после ORIF позволяет на основании вычисления ПДГ, расчета ЛПИ и проведения ТрОк с высокой точностью оценить вероятность развития осложнений в раннем послеоперационном периоде после ORIF перелома пяточной кости, определения целесообразности оперативного лечения с применением расширенного латерального доступа и необходимости, фармакологической коррекцию в до- и послеоперационном периоде с сеансами гипербарической оксигенации.

Предлагаемый способ прогнозирования возникновения осложнений после остеосинтеза пяточной кости экономичен и может быть рекомендован для занесения в перечень обязательного обследования для всех пациентов, которым планируется ORIF перелома пяточной кости.

Источники информации:

1. Коробушкин Г.В. Оптимизация лечения больных с повреждениями костей стопы: дис. … д-ра мед. наук / Г.В. Коробушкин. - М., 2015. - 369 с.

2. Лантух Т.А. Показания и противопоказания к хирургическому лечению внутрисуставных переломов пяточной кости: дис. … канд. мед. наук / Т.А. Лантух. - М, 2014. - 126 с.

3. Ступин В.А. Транскутанная оксиметрия в клинической практике: метод, рекомендации / В.А. Ступин, А.И. Аникин, С.Р. Алиев. - М., 2010. - 57 с.

4. Способ прогнозирования эффективности оперативного метода лечения изолированных переломов пяточной кости со смещением: патент №2653789, Российская Федерация, заявка № RU 2017107484, заявл. 06.03.2017, опубл. 14.05.2018.

5. Способ прогнозирования нуждаемости в проведении повторного хирургического вмешательства после остеосинтеза пяточной кости: патент №2657945, Российская Федерация, заявка №; RU 2017119573, заявл. 05.06.2017, опубл. 18.06.2018.

6. Coughlin M.J. Mann's Surgery of the Foot and Ankle / M.J. Coughlin, C.L. Saltzman, R.B. Anderson. - 9 ed. St. Luis: Elsevier Health Sciences, 2014. - 2304 p.

7. Folk J.W. Early wound complications of operative treatment of calcaneus fractures: analysis of 190 fractures / J.W. Folk, A.J. Starr, J.S. Early // J. Orthop. Trauma. - 1999. - Vol. 13, №5. - P. 477-486.

8. Haddad M. Surgical Treatment of Calcaneal Comminuted Intraarticular Fractures: Long-Term Follow-Up / M. Haddad, Z. Horesh, M. Soudry, N. Rosenberg // Open J. Clin. Diagnostics. - 2014. - Vol. 4, №3. - P. 117-122.

9. Morbidity associated with ORIF of intra-articular calcaneus fractures using a lateral approach / E.J. Harvey, L. Grujic, J.S. Early et al. // Foot Ankle Int. - 2001. - Vol. 22, №11. - P. 868-873.

10. Multidetector CT evaluation of calcaneal fractures / K. Badillo, J.A. Pacheco, S.O. Padua et al. // Radiographics. - 2011. - Vol. 31, №1. - P. 81-92.

11. Outcome Determining Factors for displaced Intra-articular Calcaneal Fractures treated operatively / S.A. Nawfar, K.L. Chan, H.M. Idham et al. // Malaysian Orthop. J. - 2015. - Vol. 9, №3. - P. 8-16.

12. Wound infections following open reduction and internal fixation of calcaneal fractures with an extended lateral approach / M. Backes, T. Schepers, M.S.H. Beerekamp et al. // Int. Orthop. - 2014. - Vol. 38, №4. - P. 767-773.

13. Wu K. Regression analysis of controllable factors of surgical incision complications in closed calcaneal fractures / K. Wu, C. Wang, Q. Wang, H. Li // J. Res. Med. Sci. - 2014. - Vol. 19, №6. - P. 495-501.