12.06.2025

Способ прогноза исхода ожоговой травмы на основе математической модели

Выбор тактики лечения пациента с ожогами должен быть основан на индивидуальном прогнозировании исхода травмы.

ВВЕДЕНИЕ

Вероятность наступления благоприятного или неблагоприятного исхода при ожоговой травме связывают с возрастом пациента, площадью ожогов, наличием ингаляционной травмы (ИТ) и другими факторами, относящимися к предикторам неблагования исхода ожоговой травмы на основе специализированных балльных индексов [6-11] или математических формул, включая в них разные предикторы неблагоприятного исхода [12-14]. В предложенных моделях авторы либо устанавливали долю выживших пациентов с определённым числом баллов индекса эмпирическим путем, как в индексе ABSI, либо использовали линейную множественную или логистическую регрессию, и в результате получали лишь качественное определение прогноза («благоприятный», «относительно благоприятный», «сомнительный», «неблагоприятный»), что не является достаточным для выбора тактики лечения пациента, в том числе оперативного. 

Цель исследования: разработать способ индивидуального прогноза исхода ожоговой травмы на основе математической модели с использованием пересмотренного индекса Франка.

Мы решили разработать способ прогноза исхода ожоговой травмы, который бы оценивал вероятность благоприятного или неблагоприятного исхода для каждого пациента индивидуально.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В ретроспективное обсервационное одноцентровое исследование были включены 399 пациентов, поступивших в отделение реанимации и интенсивной терапии для ожоговых больных НИИ СП им. Н.В. Склифосовского в 2019-2022 годах. Критерии включения: возраст старше 18 лет; термические ожоги кожи (пламенем, кипятком или контактные) в том числе, сопровождающиеся ИТ. Все пациенты были госпитализированы в стационар в течение 24 часов с момента травмы.

Из 399 пациентов мужчин было 283 (71%), женщин — 116 (29%). Возраст пациентов составил 50 (36;66) от 18 до 93 лет. Общая площадь ожога — 25 (15;40) от 3 до 95% поверхности тела (п.т.). Площадь поверхностного ожога (I-II степени по МКБ-10) — 20 (10;30) от 0,5 до 86% п.т. Площадь глубокого ожога (III степени по МКБ-10) — 8 (3;20) от 0,5 до 95% п.т. Из 399 пациентов у 140 (35%) при бронхоскопии диагностирована ИТ [15]. Всем больным рассчитывали число баллов пересмотренного индекса Франка (Revised Index Frank, RFI) [16].

Статистический анализ проводили с помощью программ Microsoft Excel и Statistica™ TIBCO®Software Inc. версии 13.3. Так как большая часть данных имела распределение, отличное от нормального, применили непараметрические методы. Описательная статистика приведена в виде медиан (Me), межквартильных интервалов (О^ 03), минимальных и максимальных значений, абсолютных (n) и относительных (%) значений. Сравнение групп проводили с помощью критериев: Манна-Уитни (M-W) для непрерывных числовых данных, точного критерия Фишера (ТКФ) для дискретных показателей, а также вероятностного калькулятора (ВК) для долей [17]. За уровень статистической значимости принято p<0,05. Выборку формировали сплошным методом.

Для получения формулы, прогнозирующей исход травмы, были построены графики частот благоприятного и неблагоприятного исходов в зависимости от числа баллов RFI. Кривая долей выживших пациентов была аппроксимирована для получения уравнения регрессии, на основании которого определяли вероятность благоприятного исхода. Качество аппроксимации в разных диапозонах RFI оценивали с помощью коэффициентов: детерминации (R2) и корреляции (R), среднего отклонения вычисляемых значений от исходных. Высокую точность аппроксимации характеризовал R2 более 0,95 [18]. Вероятность благоприятного или неблагоприятного исхода выражали в процентах.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Из 399 пациентов выжили 297 (74%), умерли 102 (26%). Сравнительная характеристика выживших и умерших пациентов представлена в табл. 1.

Как видно из табл. 1, умершие пациенты были статистически значимо старше по возрасту (p<0,001), имели большую площадь ожога: общую (p<0,001), поверхностного (p=0,049) и глубокого (p<0,001) и чаще сопутствующую ИТ (p=0,007).

У 399 пациентов индекс RFI принимал значения в интервале 37-372 балла: среди 297 выживших пациентов балл RFI составил — 85 (68; 102) от 37 до 175, среди 102 умерших пациентов балл RFI составил — 169 (131; 207) от 78 до 372 и был статистически значимо больше, чем у выживших (р<0,001; M-W). Чтобы определить частоту смертельных исходов при различных значениях RFI в интервале от 37 до 372 баллов, мы построили диаграммы абсолютного числа (рис. 1) и долей (рис. 2) благоприятных и неблагоприятных исходов в зависимости от количества баллов RFI с шагом 10 (от 31 до 380 баллов).

Диаграммы абсолютного числа и долей выживших и умерших демонстрируют стратификацию пациентов на группы благоприятных и неблагоприятных исходов в зависимости от количества баллов RFI. Чем меньше число баллов RFI, тем больше доля выживших пациентов (рис. 2А), чем больше число баллов RFI, тем больше доля умерших пациентов (рис. 2B).

Чтобы получить уравнение регрессии для вычисления вероятности исходов ожоговой травмы, были построены диаграммы в виде функциональных кривых, которые были подвергнуты аппроксимации. В качестве аргумента по оси абсцисс (x) были взяты середины интервалов, в качестве функции по оси ординат (у) — доли выживших и умерших пациентов в процентах. При аппроксимации кривых исхода с построением линии тренда среди пяти видов аппроксимации (линейной, экспоненциальной, логарифмической, полиномиальной и степенной) наилучшее качество модели (R2>0,97) было получено при выборе полинома 4-й степени (рис. 3).

С целью определения оптимального уравнения регресии для расчёта вероятности благоприятного исхода полиномиальную аппроксимацию проводили на разных диапазонах интервалов RFI: 65-185; 55-195; 45-205; 35-215; 25-225. Сравнение результатов показало, что наибольшее значение коэффициента корреляции (R) и наименьшее среднее отклонение вычисляемых значений от исходных с достаточно высоким коэффициентом детерминации (R2) были получены при аппроксимации в диапазоне 45-205 баллов (табл. 2).

Для этого интервала RFI было получено уравнение регрессии в виде полинома 4-й степени с построением линии тренда:

y(x) = 0,0049Х - 0,1027x3 - 0,1624x2 + 2,6794x + 96,54;

где y — прогнозируемая вероятность благоприятного исхода в %, x = (RFI - 35)/10 — аргумент функции, зависящий от числа баллов RFI. Коэффициент детерминации полученного уравнения регрессии (R2) — 0,9802, R — 0,9901 (p<0,01; ТКФ) (рис. 4).

При расчёте по уравнению регрессии в зависимости от значения балла RFI вероятность наступления благоприятного исхода (%) у пациентов с ожогами распределяется следующим образом:

при значении RFI менее 72 баллов вероятность благоприятного исхода составляет не менее 99,9%;

при значении RFI не менее 72 — не более 189 баллов вероятность благоприятного исхода рассчитывается по формуле, полученной в результате аппроксимации полиномом 4-й степени кривой зависимости благоприятного исхода от числа баллов RFI: 0,0049x4 - 0,1027x3 - 0,1624x2 + 2,6794x + 96,54; где x = (RFI - 35)/10;

при значении RFI более 189 баллов вероятность благоприятного исхода составляет не более 0,1%. Вероятность неблагоприятного исхода определяется путём вычитания значения вероятности благоприятного исхода из 100%.

ОБСУЖДЕНИЕ

Известные прогностические модели помогают оценивать вероятность выживания пациентов с ожоговой травмой, в большинстве случаев определяя прогноз исхода травмы качественно, но не количественно. 

Способ прогнозирования исхода ожоговой травмы с использованием индекса Франка впервые был описан автором в 1960 году [6]. В настоящее время число баллов индекса Франка определяет прогноз исхода травмы таким образом: не более 30 баллов — благоприятный, 31-60 — относительно благоприятный, 60-90 — сомнительный, не менее 91 — неблагоприятный [19]. Пересмотренный индекс Baux [7] учитывает возраст, ИТ и общую площадь ожога, но не учитывает наличие глубоких ожогов. 

Прогноз исхода травмы определяется числом баллов: не более 60 баллов — благоприятный, 61-80 — относительно благоприятный, 81-100 — сомнительный, не менее 101 — неблагоприятный [19]. Однако оба эти способа позволяют прогнозировать исход травмы лишь на качественном уровне: «благоприятный», «относительно благоприятный», «сомнительный», «неблагоприятный», что не является достаточным для выбора тактики лечения пациента.

А.В. Матвеенко и соавт. была предложена математическая модель для прогнозирования на основе пробит-анализа. Предикторами для построения координатной сетки являются возраст и общая площадь ожога. По координационной сетке определяют вероятность смертельного исхода (в пробитах от 0,01 до 1,0). При значениях пробита «0» — прогноз благоприятный, 0,1-0,3 — относительно благоприятный, 0,4-0,6 — сомнительный, 0,7—0,9 — неблагоприятный, 1,0 — абсолютно неблагоприятный. Однако данный способ не обеспечивает точного прогноза исхода ожоговой травмы для пациента в диапазоне пробита от 1 до 0,1, на что указывают сами авторы. Также недостатком этой модели является низкая точность прогноза

О.О. Заворотний и соавт. разработали модель прогнозирования смертельного исхода по формуле, включающей 18 параметров, оцениваемых в 1-е-3-и сутки после травмы.

Модель включает возраст пострадавшего, площадь глубокого ожога, показатели клинического и биохимического анализов, газового и кислотноосновного состава артериальной крови, лактата венозной крови, коагулограммы, показателей клинического анализа мочи, температуры тела, объёма инфузионной терапии на 3-и сутки, объёма выпитой воды в 1-е и 3-и сутки, диурез в первые трое суток интенсивной терапии. Вероятность смертельного исхода определяют по формуле, полученной методом логистической регрессии.

Способ требует измерения большого количества параметров и не позволяет прогнозировать смертельный исход до 4-х суток, что не обеспечивает своевременного и точного прогноза в 1-е сутки поступления в стационар для выбора тактики лечения. При этом вероятность наступления смертельного исхода имеет только качественную оценку — «минимальная» или «высокая» [13].

И.В. Шлык и соавт. предложили модель прогнозирования, основанную на оценке площади поверхностных и глубоких ожогов, возрасте пострадавшего, определении степени тяжести ИТ и уровня дефицита/избытка оснований в артериальной крови. Прогноз выживания (Y) рассчитывают по формуле, где при значении Y более 0,5 прогноз для жизни считают благоприятным, Y от -0,5 до +0,5 — сомнительным, а при Y менее -0,5 — неблагоприятным. Недостатком способа является только качественное определение прогноза («благоприятный», «неблагоприятный», «сомнительный»). Кроме того, для данного способа необходимо исследование кислотно-основного состояния артериальной крови с целью определения уровня дефицита/избытка оснований, что проводится только в отделении реанимации квалифицированными специалистами, а значит метод не подходит для пациентов, которых не госпитализируют в отделение реанимации. Так как уровень дефицита/избытка оснований — величина динамическая и при адекватном медикаментозном лечении изменяется — стремится к нормализации, то этот метод подходит только для оценки прогноза в первые часы после травмы, фактически — к периоду до начала лечения. Метод неприменим для динамической оценки состояния пациентов и прогнозирования вероятности благоприятного/неблагоприятного исхода, как и определения сроков проведения оперативного лечения. При этом нормальный уровень кислотноосновного состояния артериальной крови в момент его измерения не исключает неблагоприятный исход, обусловленный ожоговой травмой [14].

Индекс ABSI прогнозирует исход ожоговой травмы, определяя баллы за возраст и пол пациента, ИТ, общую площадь и наличие глубоких ожогов, не учитывая их площадь. ABSI стратифицирует пациентов на шесть групп по числу баллов индекса: 2-3, 4-5, 6-7, 8-9, 10-11 и не менее 12 баллов. Для каждой группы определены доли выживших пациентов, однако между группами 2-3 и 4-5 баллов они практически не различаются — 99% и 98% соответственно, а в группах 8-9 и 10-11 баллов имеют разброс 20% — 50-70% и 20-40% соответственно, что не может считаться точным прогнозом [21].

Прогноз исхода травмы на основе разработанной нами модели рассчитывается на основании RFI каждого конкретного пациента и может изменяться в зависимости от течения раневого процесса, например, при эпителизации поверхностных ожогов. Для динамической оценки прогноз исхода травмы должен пересчитываться после каждой перевязки или операции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Модель прогноза исхода травмы, разработанная нами на основе индекса RFI, позволяет определить вероятность наступления благоприятного и неблагоприятного (в процентах) исходов для каждого пациента индивидуально.

Высокая точность прогноза предложенной нами модели позволит разрабатывать алгоритмы маршрутизации, диагностики, осуществлять выбор тактики оперативного лечения, его объёма и сроков начала. На предложенную модель оценки исхода травмы был получен патент «Способ прогнозирования благоприятного исхода у пациентов с термической травмой для выбора тактики лечения (варианты)» (RU2825062C1) и разработана программа ЭВМ «Калькулятор RFI и прогноза исхода термической травмы для пациентов старше 18 лет» (RU2023685743), автоматически рассчитывающая число баллов RFI и вероятность благоприятного и неблагоприятного исходов по вводимым значениям возраста пациента, общей площади ожога, площади глубокого ожога, а также наличия или отсутствия ингаляционной травмы, которой можно свободно воспользоваться на сайте НИИ СП им. Н.В. Склифосовского:

ВЫВОДЫ

При значениях RFI менее 72 баллов вероятность благоприятного исхода составляет не менее 99,9%.

При значении RFI не менее 72 — не более 189 баллов вероятность благоприятного исхода рассчитывается по формуле уравнения регрессии с коэффициентом детерминации (R2) — 0,9802, R — 0,9901 (p<0,01; точный критерий Фишера): 0,0049л-4 - 0,1027л-3 - 0,1624 л-2 + 2,6794л- + 96,54; 

где x = (RFI - 35)/10.

При значениях RFI более 189 баллов вероятность благоприятного исхода составляет не более 0,1%.

Разработанный способ прогноза исхода ожоговой травмы на основе значения RFI позволяет определить вероятность наступления благоприятного и неблагоприятного исходов, выраженную в процентах, для каждого пациента индивидуально.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

Sheppard NN, Hemington-Gorse S, Shelley OP, Philp B, Dziewulski P. Prognostic scoring systems in burns: a review. Burns. 2011;37(8):1288- 1295. 

Ghanem AM, Sen S, Philp B, Dziewulski D, Shelley OP. Body Mass Index (BMI) and mortality in patients with severe burns: is there a “tilt point” at which obesity influences outcome? Burns. 2011;37(2):208-214.  

Saadat DH, Toor R, Mazhar F, Bajani F, Tatebe L, Schlanser V, et al. Severe burn injury: Body Mass Index and the Baux score. Burns. 2021;47(1):72- 77.

Lam NN, Duc NM, Hung NT. Influence of pre-existing medical condition and predicting value of modified Elixhauser comorbidity index on outcome of burn patients. Burns. 2020;46(2):333-339. 

Knowlin L, Stanford L, Moore D, Cairns B, Charles A. The measured effect magnitude of co-morbidities on burn injury mortality. Burns. 2016;42(7):1433-1438 

Frank G. [The “prognostic index” in burns for a more exact characterization of their degree of severity and a more reliable statistical evaluation]. Zentralbl Chir. 1960;85:272-277. [Article in German].

Tobiasen J, Hiebert JM, Edlich RF. The abbreviated burn severity index. Ann Emerg Med. 1982;11(5):260-262.

Tagami T, Matsui H, Fushimi K, Yasunaga H. Validation of the prognostic burn index: a nationwide retrospective study. Burns. 2015;41(6):1169- 1175.

Ryan CM, Schoenfeld DA, Thorpe WP, Sheridan RL, Cassem EH, Tompkins RG. Objective estimates of the probability ofdeath from burn injuries. N Engl J Med. 1998;338(6):362-366. 

Belgian Outcome in Burn Injury Study Group. Development and validation of a model for prediction of mortality in patients with acute burn injury. Br J Surg. 2009;96(1):111-117. 

Renz BM, Sherman R. The burn unit experience at Grady Memorial Hospital: 844 cases. J Burn Care Rehabil. 1992;13(4):426-436. 

Заворотний О.О., Зиновьев Е.В., Костяков Д.В. Возможности прогнозирования летального исхода тяжелообожженных на основе методов регрессионного анализа. Вестник хирургии имени И.И. Грекова. 2020;179(5):21-29. 

Шлык И.В., Полушин Ю.С., Широков Д.М. Способ прогнозирования исхода комбинированной термической травмы. Патент 2185095 Российская Федерация МПК51 A61B 5/107(2006.01); А61/02(2006.01); G01N 33/483(2006.01). №2000128530/14; заявл. 14.11.2000; опубл. 20.07.2002.

Синев Ю.В., Скрипаль А.Ю., Герасимова Л.И., Логинов Л.П., Прохоров А.Ю. Фибробронхоскопия при термоингаляционных поражениях дыхательных путей. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 1988;(8):100-104.

Жиркова Е.А., Спиридонова Т.Г., Сачков А.В., Реброва О.Ю., Петриков С.С. Пересмотр индекса Франка для прогноза смертельного исхода при термической травме. Журнал им. Н.В. Склифосовского

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ 

Жиркова Елена Александровна - кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник отделения острых термических поражений ГБУЗ «НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»;

Спиридонова Тамара Георгиевна- доктор медицинских наук, научный консультант отделения острых термических поражений ГБУЗ «НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»

Синякова Ольга Германовна - кандидат технических наук, научный консультант отделения лучевой диагностики ГБУЗ «НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДМЗ»;

Сачков Алексей Владимирович- кандидат медицинских наук, заведующий научным отделением острых термических поражений ГБУЗ «НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»

Медведев Александр Олегович -  врач-хирург отделения острых термических поражений ГБУЗ «НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»;

Елисеенкова Елена Игоревна - врач-реаниматолог отделения реанимации и интенсивной терапии для ожоговых больных ГБУЗ «НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДМЗ»;

Борисов Илья Григорьевич- врач-реаниматолог отделения реанимации и интенсивной терапии для ожоговых больных ГБУЗ «НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДМЗ»;

Рогаль Михаил Леонидович- профессор, доктор медицинских наук, заместитель директора по научной работе ГБУЗ «НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»;

Петриков Сергей Сергеевич- член-корреспондент РАН, профессор, доктор медицинских наук, директор ГБУЗ «НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДЗМ», заведующий кафедрой анестезиологии, реаниматологии и неотложной медицины Научно-образовательного института непрерывного профессионального образования им. Н.Д. Ющука ФГБОУ ВО «Российский университет медицины» МЗ РФ

Теги: ожоги
234567 Начало активности (дата): 12.06.2025
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова:  ожоги, ингаляционная травма, прогнозирование, математическая модель
12354567899