Виртуальная система поддержки клинической диагностики дегенеративного стеноза позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника

Актуальность.

Дегенеративные заболевания пояснично-крестцового отдела позвоночника по-прежнему представляют собой значимую проблему современной нейрохирургии. Дегенеративный стеноз позвоночного канала, безусловно, является наглядным тому подтверждением. С учетом увеличения продолжительности жизни людей в развитых странах число пациентов с этим заболеванием в последние десятилетия возрастает. Так, в США ежегодно обращаются около 400000 человек, в ходе обследования которых выявляется дегенеративный стеноз позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника, требующий оказания медицинской помощи. На сегодняшний день, с учетом развития современных методов диагностики, таких как МРТ и СКТ трудностей с визуализацией этого заболевания практически не существует [1]. Однако, в структуре поликлинической помощи, на этапе первичного обращения пациента, а также при отсутствии в клинике методов визуализации, процесс диагностики стеноза зачастую осложняется. Решение этой проблемы может лежать в плоскости привлечения современных информационных технологий [2,3,4]. Важно  отметить, что развитие информационных компьютерных технологий значительно расширяет возможности клинической медицины. Очевидно, что сегодня есть все предпосылки к использованию интернет технологий для решения частных задач нейрохирургии. Подобный подход следует относить к концепции  медицины 2.0 (использованием интернет технологий для решения медицинских задач).  Важно отметить, что основными преимуществами информационных компьютерных технологии являются их широкая доступность для большого числа пользователей, а также предоставление платформы и инструментов для работы с большим количеством информации. Необходимо подчеркнуть, что эта информация в итоге, так или иначе, используется для принятия конкретных решений. В медицине эти решения могут касаться разных вопросов - установления диагноза, определения тактики лечения для конкретного пациента с учетом его индивидуальных особенностей, определения потенциальной эффективности того или иного метода лечения для конкретного пациента и.т.д. Примечательно, что и доказательная практика рассматривается сегодня, как совокупность мер, направленных на поиск и анализ информации, используемой именно для принятия решений в клинической медицине [5,6]. В основе получения такой информации должны лежать систематические  и методологически скрупулезные клинические исследования, направленные на поиск достоверных научных фактов [7,8]. Применение такой информации для разработки автоматизированных систем диагностики, функционирующих в режиме «онлайн», является новым и актуальным благодаря потенциально широкой аудитории пользователей. Следует отметить, что одним из источников получения необходимой для создания таких систем информации могут служить специализированные регистры.

Целью настоящего исследования было разработать виртуальную систему поддержки клинической диагностики дегенеративного стеноза позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника на основе данных вертебрологического регистра.

Материалы и методы

В НИИ Нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН разработана и функционирует портальная версия вертебрологического регистра для дегенеративных заболеваний пояснично-крестцового отдела позвоночника, функционирующая в режиме «онлайн» (www.spineregistry.ru) (Рис.1).

В базу регистра была внесена информация о ходе лечения и исходах 1315 пациентов, которым было проведено хирургическое лечение по поводу дегенеративных заболевания пояснично-крестцового отдела позвоночника. Пациенты находились на лечении в НИИ Нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН, Медицинском центре Банка России и отделении нейрохирургии Нижегородского научно-исследовательского института травматологии и ортопедии.

Самой представительной является группа пациентов, которым было проведено хирургическое лечение по поводу дегенеративного стеноза позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника. Для анализа клинических характеристик, оценке исхода и динамического наблюдения был сформирован специальный модуль, который объединил все симптомы и признаки, характеризующие пациентов с этим заболеванием. Следует отметить, что для внесения информации о ретроспективной группе пациентов в разработанный модуль использовался скрипт. В ходе отбора признаков для модуля к ним предъявлялись следующие требования:

1. Они должны быть значимыми характеристиками пациента с дегенеративным стенозом позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника.
2. Они должны быть значимыми характеристиками дегенеративного стеноза позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника.
3. Они должны выявляться на этапе обращения пациента к специалисту.
4. Они должны всесторонне характеризовать результат лечения - исход.
5. Обоснованность их включения в регистр должна быть доказана объективно.

Признаки этих пациентов стали основой для разработки системы поддержки клинической диагностики центрального дегенеративного стеноза позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника.

Нами были изучены все симптомы дегенеративного стеноза, описанные в литературе, проанализированы схемы дифференциальной диагностики дегенеративного стеноза от других дегенеративных заболеваний (грыжа межпозвонкового диска) и других заболеваний (атеросклероз сосудов нижних конечностей).

В рамках данного исследования нами были изучены клинические характеристики 298 пациентов с дегенеративным стенозом позвоночного канала (I группа) и 320 пациентов с грыжами межпозвонкового диска пояснично-крестцового отдела позвоночника (II группа).

У всех пациентов диагноз был установлен на основании данных неврологического осмотра и данных методов нейровизуализации – МРТ и КТ, которые являются «золотым» стандартом для диагностики этих заболеваний. Всем пациентам было проведено хирургическое лечение c последующей оценка исходов с помощью модифицированных критериев Kawabata et.al.

Все признаки для диагностической системы выбирались на основании анализа симптомов пациентов с дегенеративным стенозом – данных их анамнеза и данных неврологического осмотра. Также в систему были включены критерии, по которым проводится дифференциальная диагностика с типичными заболеваниями, проявляющимися слабостью и болями в ногах при ходьбе – это сахарный диабет и атеросклероз сосудов нижних конечностей. Основные критерии для проведения дифференциальной диагностики были заимствованы из клинического руководства по дегенеративному стенозу позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника Североамериканской ассоциации спинальных нейрохирургов за 2013 год (NASS 2013). Важно отметить, что группа пациентов с грыжами межпозвонковых дисков была проанализирована  для оценки чувствительности и специфичности разрабатываемой системы диагностической поддержки.

Демографические характеристики исследуемых групп представлены в таблице №1.

Таблица №1. Демографические характеристики пациентов I и II групп.

В таблице № 2 представлены основные симптомы и характеристики пациентов I и II групп.

Проведенный анализ признаков позволил нам выбрать вопросы для системы. Таким образом, в систему были включены следующие запрашиваемые признаки:

1. Возраст
2. Нарастание симптомов при ходьбе и их регрессирование в покое.
3. Наличие перемежающейся хромоты (периодическое возникновение при ходьбе парестезий и болей в икроножных мышцах, вынуждающих больного остановиться).
4. Регрессирование симптомов при наклоне вперед.
5. Положительный симптом Ласега.
6. Изменение Ахиллова рефлекса
7. Наличие сахарного диабета.
8. Наличие атеросклероза сосудов нижних конечностей.

Далее, нами была произведена кодировка значений для отобранных признаков. В основу кодировки легла степень значимости признака для наличия или отсутствия диагноза «дегенеративный стеноз позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника».

Результаты

Клинические признаки (последовательность вопросов)  и их значения стали ядром системы поддержки клинической диагностики (таблица №3).

Результат подсчитывается посредством сложения баллов (значений). Таким образом, общий балл находится в диапазоне от -5 до 10.

В таблице № 4 представлены данные по суммам баллов, полученных с помощью разработанной системы у пациентов I и II групп (618 исследованных пациентов).

На основании проведенного нами анализа общий балл равный 7 и более свидетельствует о наличии у пациента клинических проявлений характерных для дегенеративного стеноза позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника.  Важно отметить, что разработка диагностического теста определяет необходимость проведения статистических исследований, направленных на определение основных его свойств – чувствительности и специфичности (таблица № 5).

Из представленной таблицы видно, что чувствительность и специфичность разработанной диагностической системы составили соответственно 90% и 71% соответственно.
В ходе проведения анализа нами также были вычислены показатели, влияющие и всесторонне характеризующие свойства диагностического инструмента (таблица № 6).

Из представленной таблицы, в частности, видно, что отношение правдоподобия положительного результата (сумма баллов больше 6) составило 3,094. Это означает, что вероятность получить данный результат теста у пациентов с дегенеративным стенозом позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника в 3 раза больше, чем у пациентов с грыжами межпозвонковых дисков пояснично-крестцового отдела позвоночника.
Разработанная в исследовании виртуальная система поддержки клинической диагностики дегенеративного стеноза позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника представлена в структуре вертебрологического регистра и доступна по ссылке: www.spineregistry.ru/calculators/DSCalc.html

Обсуждение

Привлечение информационных компьютерных и интернет технологий для решения клинических задач перестает быть новым, но по прежнему остается актуальным и перспективным направлением, тесно связанным с концепцией «медицина 2.0». В данной работе мы представили систему поддержки клинической диагностики дегенеративного стеноза позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника, расположенную в структуре вертебрологического регистра и доступную в режиме «онлайн».  Несомненно, методология разработки подобных систем тесно связана с возможностями обрабатывать большие массивы данных, в получении которых в данном случае важную роль играет вертебрологический регистр. На наш взгляд перспективным является разработка подобных систем для разных нозологических форм, а также разработка виртуальных консультативных систем для самих пациентов (коллективом авторов уже ведется работа в этом направлении). Использование возможностей сети «Интернет» и специализированных регистров, объединяющих большое количество специалистов, позволяют разрабатывать принципиально новые решения для реализации самых разных клинических задач.

Выводы

1. Разработанная система поддержки клинической диагностики позволяет идентифицировать пациентов с дегенеративным стенозом позвоночного канала пояснично-крестцового отдела позвоночника на этапе первичного обращения пациента.
2. Чувствительность и специфичность разработанной системы поддержки клинической диагностики составляют 90% и 71% соответственно.
3. Представление диагностической системы в структуре вертебрологического регистра (www.spineregistry.ru/calculators/DSCalc.html) обеспечивает ее максимальную доступность для специалистов, вне зависимости от их местонахождения.
4. Развитие инструментальных средств «медицины 2.0» является актуальным направлением для проведения дальнейших исследований, в проведении которых помогает централизованный сбор информации посредством специализированных регистров.

Список литературы:

1.  Amundsen T, Weber H, Lilleas F, Nordal HJ, Abdelnoor M, Magnaes B. Lumbar spinal stenosis. Clinical and radiologic features. Spine. 1995;20:1178–1186
2. А. Н. Коновалов  Г. И. Назаренко  И. Н. Шевелев  С. Т. Ветрилэ  А. Е. Михеев  Н. А. Коновалов  А. Г. Назаренко  Необходимость создания Российского вертебрологического регистра (приглашение к дискуссии)// Вопросы Нейрохирургии – 2011 - №2-С. 85-91
3. И.Н. Шевелев, В.Н. Корниенко, Н.А. Коновалов, А.М. Черкашов, А.Ю. Молодченков, Т.Г. Шарамко, Д.С. Асютин, А.Г. Назаренко  Итоги работы портальной версии поясничного вертебрологического регистра и изучение вопроса его синхронизации с электронной историей болезни// Вопросы Нейрохирургии – 2013- №2 – том 77 – С.57-63
4.  Назаренко Г.И., Осипов Г.С., Назаренко А.Г., Молодченков А.И. Интеллектуальные системы в клинической медицине. Синтез плана на основе теории прецедентов// Информационные технологии и вычислительные системы 1, 2010,  стр. 24-35
5. Beattie PF, Meyers SP, Stratford P, Millard RW, Hollenberg GM. Associations between patient report of symptoms and anatomic impairment visible on lumbar magnetic resonance imaging. Spine. 2000;25:819–828
6.  Laupacis A, Sekar N, Stiell IG. Clinical prediction rules. A review and suggested modifications of methodological standards. Jama. 1997;277:488–494
7.  McGinn TG, Guyatt GH, Wyer PC, Naylor CD, Stiell IG, Richardson WS. Users’ guides to the medical literature: XXII: how to use articles about clinical decision rules. Evidence-Based Medicine Working Group. Jama. 2000;284:79–84. doi: 10.1001/jama.284.1.79.
8. 17. Powell MC, Wilson M, Szypryt P, Symonds EM, Worthington BS. Prevalence of lumbar disc degeneration observed by magnetic resonance in symptomless women. Lancet. 1986;2:1366–1367. doi: 10.1016/S0140-6736(86)92008-8.

И.Н. Шевелев, Н.А. Коновалов,  А.М. Черкашов,  А.И. Молодченков, Т. Г. Шарамко,  Д.С. Асютин

Статья опубликована в журнале Вопросы нейрохирургии №5, 2013 том 77, стр. 38-43.