Математическая модель прогноза риска разрыва аневризм внутренней сонной артерии

Размещено на http://www.allbest.ru/

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОГНОЗА РИСКА РАЗРЫВА АНЕВРИЗМ ВНУТРЕННЕЙ СОННОЙ АРТЕРИИ

Рогозин А.Л.

Самарская областная клиническая больница

им. М.И. Калинина

Введение. Аневризмы внутренней сонной артерии характеризуются низким риском разрыва. Наиболее характерными клиническими проявлениями данной локализации патологического образования являются транзиторные ишемические атаки, общемозговая или очаговая неврологическая симптоматика, симптомы компрессии близлежащих к аневризме нервных стволов и симпатических сплетений [5]. Прогнозирование риска неблагоприятного течения аневризм головного мозга является важной задачей в предупреждении субарахноидального кровоизлияния, в результате которого от 32% до 40% пациентов погибает уже при первом случае острого нарушения мозгового кровообращения, у 10-20% выживших развивается выраженный неврологический дефицит и лишь 40% пациентов восстанавливаются после инсульта [3,4]. Важное значение геометрии аневризмы в формировании гемодинамических паттернов отмечено в современных публикациях [9]. Такие факторы как касательное напряжение, градиент касательного напряжения на стенке сосуда, нестабильность паттернов кровотока играют ведущую роль в процесса формирования и разрыва аневризм головного мозга [4,8]. Математическое моделирование вероятности разрыва основано на определении предикторов неблагоприятного течения аневризматической болезни с целью предупреждения тяжелых осложнений как в результате кровоизлияния, так и хирургических вмешательств без достаточных показаний.

Цель. В данном исследовании проведен анализ предикторов разрыва аневризм внутренней сонной артерии с построением математико-статистической модели прогноза разрыва.

Материалы и методы. В исследование включены 38 человек, которым за период с 2009 по 2013 г. выполнялась дигитальная субтракционная ангиография. Ангиографические исследования выполнялись на ангиографaх INNOVA 3100 и INNOVA 4100. Все измерения морфологических параметров производились после 3D реконструкции изображения полученного в результате ангиографического исследования в ротационном режиме с частотой кадров 30 в секунду при скорости вращения 40? в секунду. Диагностировано 43 мешотчатые аневризмы интракраниального отдела внутренних сонных артерий (ВСА), исключая бифуркационные образования. Исследование выполнялось с помощью неионного контрастного вещества Ксенитикс-300 с болюсным введением 21 мл контрастного вещества со скоростью 4 мл/сек. с задержкой от момента введения контрастного вещества 2 секунды. Все пациенты на основании клинической картины и компьютерной томографии были стратифицированы на две группы: группа №1 - аневризмы с разрывом и группа №2 - аневризмы без разрыва. В исследовании учитывались следующие показатели: пол, возраст пациентов, локализация патологического образования, максимальный диаметр купола аневризмы (D), максимальный диаметр шейки аневризмы (N), отношение диаметра купола аневризмы к диаметру шейки (D/N), аксиальный размер аневризмы (H), определяемый как максимальное расстояние от плоскости шейки до купола аневризмы, отношение аксиального размеры к диаметру шейки (H/N), объем аневризмы (V). Также производился расчет индекса неровности контура аневризматического мешка (U) с помощью формулы U=1 ? (V/Vch), где V-объем аневризмы, Vс?-объем аневризмы с предполагаемым ровным контуром [6]. По локализации аневризмы классифицировались следующим образом: 1 - аневризмы в области устья передней хороидальной артерии (AchoA), 2 - задней соединительной артерии (PcomA), 3 - верхней гипофизарной артерии (SHA), 4 - глазной артерии (OphA), 5 -аневризмы, локализующиеся медиальнее и ниже глазной артерии и выше границы пещеристого сегмента внутренней сонной артерии (SC), 6 - аневризмы пещеристой части внутренней сонной артерии (C).

С целью оценки однородности двух выборок по анализируемому признаку применялся критерий Фишера(Ц). С целью выявления различия выраженности исследуемого признака применялся критерий Стьюдента (t) при условии нормальности распределения в выборках, при отсутствии данных условий использовался критерий Манна-Уитни (U). С целью оценки связи между признаками применялся рангово-бисериальный коэффициент корреляции (R) с предварительным ранжированием исследуемых признаков. Метод бинарной логистической регрессии использовался для построения математико-статистической модели прогнозирования риска разрыва аневризм ВСА, вероятность (Р) разрыва рассчитывалась по формуле Р=1/(1+е-z), где z=b1*X1 + b2*Х2+ ...+ bn*Xn+ a, X -- значения независимых переменных, b - коэффициенты регрессии, а - константа, e - основание натурального логарифма. Для значений P меньше 0,5 предполагается, что событие не наступит; в противном случае можно предположить наступление события. Для данной модели рассчитывалась чувствительность и специфичность, отношение шансов (OR), также проводилась оценка с помощью ROC (Receiver Operating Characteristic) анализа и определения площади под кривой (AUC). Результаты считались достоверными при вероятности ошибки p?0,05. Статистические расчеты проводились с помощью программы SPSS 15.0.

Результаты. В исследование включены 38 человек, у которых в результате обследования диагностировано 43 аневризмы интракраниальной части внутренней сонной артерии, признаки разрыва аневризмы выявлены у 23 пациентов (25 аневризм), признаков разрыва не выявлено у 15 пациентов (18 аневризм). Из 38 человек мужчин 11 (13 аневризм), женщин 27 (30 аневризм). Средний возраст пациентов составил 50,9 ±11,6 лет.

В группе пациентов с разрывом аневризм головного мозга мужчины составили 30,4% (n=7), женщины 69,6%(n=16), в группе без разрыва мужчины составили 26,7%(n=4), женщины 73,3%(n=11). При оценке достоверности различия групп по признаку пола статистически значимого различия не выявлено (Ц=0,25, p?0,05).

Средний возраст пациентов в группе №1 составил 50,3±12,8 лет, в группе пациентов №2 52,6±11 лет, различие статистически не достоверно (t=0,58, p?0,05).

Аневризмы супраклиноидного отдела ВСА в группе №1 составили 100% (n=25), в группе №2 88,9% (n=16), инфраклиноидного отдела 0% и 11,1% (n=2) соответственно, различие статистически значимо (Ц=2,2, p?0,05).

Особенности локализации аневризм ВСА в группах представлена в табл. 1.

Таблица 1. Локализация аневризм внутренней сонной артерии

Статистически значимого различия по локализации аневризм внутренней сонной артерии с разрывом и без разрыва не выявлено.

При анализе различия по признаку диаметра купола аневризмы в группе № 1 - медиана 7 мм, 25% - 5,5 мм, 75% - 10,7 мм, разброс от 3,6 до 18,2 мм, в группе № 2 - медиана 5 мм, 25% - 3,4 мм, 75% -8,8 мм, разброс от 1,7 мм до 18,2 мм, различия между группами по признаку D было статистически значимым: критерий Манна-Уитни U (25;18)=135.5, р=0,028.

При анализе различия по признаку диаметра шейки аневризмы в группе № 1 - медиана 3,7 мм, 25% - 2,4 мм, 75% - 5,5 мм, разброс от 1,8 до 9,6 мм, в группе № 2 - медиана 3,4 мм, 25% - 2,9 мм, 75% - 4,8 мм, разброс от 1,7 мм до 7,8 мм, различия между группами по признаку N было статистически незначимым: критерий Манна-Уитни U (25;18)=224,5, р=0,99.

При анализе различия по признаку отношения диаметра купола к диаметру шейки аневризмы в группе № 1 - медиана 2, 25% - 1,7, 75% - 2,4, разброс от 0,9 до 6,1, в группе № 2 - медиана 1,3, 25% - 1,1, 75% - 2,1 разброс от 0,6 до 3,5, различия между группами по признаку D/N было статистически значимым: критерий Манна-Уитни U (25;18)=106,0, р=0,003.

В результате оценки аксиального размера аневризмы получены следующие значения. В группе № 1 - медиана 8,4 мм, 25% - 7,2 мм, 75% - 11 мм, разброс от 5,5 до 19,4 мм, в группе № 2 - медиана 5 мм, 25% - 2,9 мм, 75% - 8,1 мм, разброс от 1,8 до 18,7 мм, различие между группами по признаку H аневризмы было статистически значимым: критерий Манна-Уитни U (25;18)=109, р=0,004.

Значения отношения аксиального размера аневризм к диаметру шейки в группах представлены следующим образом: в группе № 1 - медиана 2,5, 25% - 1,7, 75% - 3,6 разброс от 0,9 до 6,2, в группе № 2 - медиана 1,2, 25% - 1, 75% - 1,9 разброс от 0,7 до 4,7, различия между группами по признаку H/N было статистически значимым: критерий Манна-Уитни U (25;18)=100,0, р=0,002.

В результате анализа объема аневризм в группе с разрывом и без разрыва получены следующие данные: группа № 1 - медиана 8,3 ммі, 25% - 3,6 ммі, 75% - 17,1 ммі, разброс от 2,9 до 28,2 ммі в группа № 2 - медиана 2,7 ммі, 25% - 1,4 ммі, 75% - 8 ммі, разброс от 0,3 до 36,9 ммі, различие между группами по признаку V было статистически значимым: критерий Манна-Уитни U (25;18)=106,5, р=0,004.

Индекс неровности контура аневризмы в группе № 1 имел следующие значения: медиана 0,2, 25% - 0,1, 75% - 0,3 разброс от 0 до 0,5, в группе № 2 - медиана 0,1, 25% - 0, 75% - 0,1 разброс от 0 до 0,9, различие между группами по признаку U было статистически значимым: критерий Манна-Уитни U (25;18)=115,0, р=0,007.

Анализ корреляционной связи между признаком D и фактом разрыва аневризмы выявил слабую корреляционную связь (R=0,41, p=0,01), между D/N и фактом разрыва аневризмы среднюю корреляционную связь (R=0,56, p<0,001), между H и фактом разрыва среднюю корреляционную связь (R=0,54, p<0,001), между признаком H/N очень высокая корреляционная связь (R=1,20, p<0,001), между признаком V и фактом разрыва среднюю корреляционную связь (R=0,55, p<0,001), между показателем U и фактом разрыва среднюю корреляционную связь (R=0,51, p<0,001).

В результате регрессионного анализа сделан вывод о статистической значимости показателя H/N, как предиктора разрыва аневризмы внутренней сонной артерии (а=-1,461, p=0,05; b=0,851, р=0,01). Таким образом, используя формулу Р=1/(1+е-z), можно рассчитать вероятность разрыва небифуркационной аневризмы внутренней сонной артерии, где Z=0,851 ЧH/N+(-1,461). Чувствительность данной модели составила 75%, специфичность 63%, OR=2,3, AUC=0,78, т.е. качество модели хорошее (рис. 1).

Рис. 1. Результаты ROC-анализа для переменной H/N.

Обсуждение. По данным литературы аневризмы внутренней сонной артерии характеризуются низким риском разрыва. По данным Weir с соавт. (2002) среди 945 пациентов не наблюдалось ни одной аневризмы кавернозной части внутренней сонной артерии с разрывом, 65% аневризм в области глазничной артерии также не осложнялись разрывом [13]. Wiebers с соавт (2003) приводит результаты международного исследования неразорвавшихся церебральных аневризм, включавшего 4060 пациентов, где 5 летний риск разрыва аневризм внутренней сонной артерии составил 0% [15]. В ранее опубликованной нами статье также отмечался факт преобладания среди неразорвавшихся аневризм патологических образований внутренней сонной артерии [1,2]. При изучении аневризм внутренней сонной артерии различия по признаку пола в группах с разрывом и без разрыва не выявлено, что отличает данную локализацию аневризм от ранее полученных результатов для общей совокупности патологических образований [1]. Данный факт можно объяснить преобладанием среди пациентов женского пола аневризм с локализацией на внутренней сонной артерии, что отражено в современной литературе [7]. Wermer с соавт. (2007) обобщили результаты 19 исследований неразорвавшихся аневризм, включающих наблюдения за 4705 пациентами с 6556 аневризмами, по данным авторов пациенты старше 60 лет наиболее подвержены риску разрыва аневризм головного мозга [14]. В нашем исследовании средний возраст пациентов в группе №1 с разрывом аневризмы головного мозга и группе №2 без разрыва аневризмы достоверно не отличались.

Szmuda с соавт. (2011) в своей работе приводят данные о том что 85,71% гигантских аневризм локализовались на интракавернозной части ВСА, разрыв наблюдался лишь в одном случае, все аневризмы данной локализации меньшего размера не имели признаков разрыва [12]. Нами также сделан вывод о меньшей частоте локализации разорвавшихся аневризм субклиноидной локализации. В результате международного исследования неразорвавшихся аневризм был сделан вывод, что большинство разорвавшихся аневризм относились к группе «больших» (10-25 мм) [15]. Parlea с соавт. (1999) не обнаружили статистически значимого различия показателей диаметра купола аневризмы и диаметра шейки, отношения диаметра купола к диаметру шейки в группах аневризм с разрывом и без разрыва [10]. В настоящем исследовании при оценке значений среднего диаметра купола, отношения диаметра купола к диаметру шейки аневризмы выявлено статистически значимое различие, но корреляционная связь данных признаков с фактом разрыва была слабой и средней соответственно. По данным Dhar с соавт. (2008) статистически значимыми предикторами разрыва аневризм внутренней сонной артерии являются лишь индекс неровности контура и показатель отношения максимального размера перпендикуляра от плоскости шейки аневризмы до купола [6]. В представленном исследовании определялось максимальное расстояние от плоскости шейки аневризмы до купола и при анализе значимости показателя H/N подтверждена его прогностическая значимость, в отношении показателя U такой зависимости не выявлено. Данный факт возможно отражает патогенез разрыва аневризматического мешка, а именно декомпенсацию адаптивных возможностей, заключающихся в уменьшении неблагоприятного воздействия гемодинамических нагрузок на стенку патологического образования за счет увеличения размера шейки аневризм при увеличении купола аневризмы [11].

Заключение. В группах пациентов с разрывом и без разрыва аневризм внутренней сонной артерии по признаку пола и возраста различия не выявлено. В группе пациентов с разрывом аневризм преобладали патологические образования супраклиноидного отдела ВСА. Выявлено статистически значимое различие по признакам диаметра купола аневризм, отношения диаметра купола к диаметру шейки, аксиальному размеру аневризмы, отношению аксиального размера к диаметру шейки, а также объему аневризмы и индексу неровности контура аневризмы в исследуемых группах, с большим значением в группе разорвавшихся аневризм. Показана прогностическая значимость признака отношения аксиального размера к диаметру шейки аневризмы. Предложена математико-статистическая модель прогнозирования риска разрыва аневризмы ВСА с использованием данного показателя в качестве предиктора разрыва патологического образования.

Список использованных источников

аневризма артерия сонный

1. Рогозин А.Л., Кривощеков Е.П. Гендерные факторы риска разрыва аневризм головного мозга// Врач-аспирант, 2013, №1.2(56), с.320-325.

2. Рогозин А.Л., Кривощеков Е.П., Повереннова И.Е. Морфологические параметры разорвавшихся и неразорвавшихся церебральных аневризм // Фундаментальные исследования, 2012, №4 (часть 1), с.109-111.

3. Broderick J.P., Brott T.G., Duldner J.E., Tomsick T., Leach A. Initial and recurrent bleeding are the major causes of death following subarachnoid hemorrhage// Stroke. 1994;25:1342-1347.3.

4. Cebral J.R., Castro M.A., Burgess J.E., Pergolizzi R.S., Sheridan M.J., Putman C.M. Characterization of cerebral aneurysms for assessing risk of rupture by using patient-specific computational hemodynamics models// Am J Neuroradiol. 2005;26:2550-2559.

5. Clarke G., Mendelow A.D., Mitchell P. Predicting the risk of rupture of intracranial aneurysms based on anatomical location// Acta Neurochir (Wien) 2005;147:259-63.

6. Dhar S., Tremmel M., Mocco J., Kim M., Yamamoto J., Siddiqui A.H., Hopkins L.N., Meng H. Morphology parameters for intracranial aneurysm rupture risk assessment// Neurosurgery. 2008 Aug;63(2):185-96.

7. Ghods A.J., Lopes D., Chen M. Gender differences in cerebral aneurysm location// Front Neurol. 2012; 3: 78.

8. Hassan T., Timofeev E.V., Saito T., Shimizu H., Ezura M., Matsumoto Y., Takayama K., Tominaga T., Takahashi A. A proposed parent vessel /geometry-based categorization of saccular intracranial aneurysms: Computational flow dynamics analysis of the risk factors for lesion rupture// J Neurosurg. 2005;103:662-680.

9. Hoi Y., Meng H., Woodward S.H., Bendok B.R., Hanel R.A., Guterman L.R., Hopkins L.N. Effects of arterial geometry on aneurysm growth: Three-dimensional computational fluid dynamics study. J Neurosurg. 2004;101:676-681.

10. Parlea L., Fahrig R., Holdsworth D.W., Lownie S.P. An Analysis of the Geometry of Saccular Intracranial Aneurysms// Am J Neuroradiol. 1999 Jun-Jul;20(6):1079-89.

11. Shojima M., Oshima M., Takagi K., Torii R., Nagata K., Shirouzu I. et al. Role of the bloodstream impacting force and the local pressure elevation in the rupture of cerebral aneurysms// Stroke.2005; 36:1933-1938.

12. Szmuda T., Sloniewski P. Early and long-term outcome of surgically treated giant internal carotid artery aneurysms--comparison with smaller aneurysms// Acta Neurochirurgica. 2011;153: 1611-1619.

13. Weir B., Disney L., Karrison T. Sizes of ruptured and unruptured aneurysms in relation to their sites and the ages of patients// J Neurosurg. 2002;96:64-70.

14. Wermer M.J., van der Schaaf I.C., Algra A., Rinkel G.J. Risk of rupture of unruptured intracranial aneurysms in relation to patient and aneurysm characteristics: an updated meta-analysis// Stroke. 2007; 38: 1404-1410.

15. Wiebers D.O., Whisnant J.P., Huston J., Meissner I. et al. International Study of Unruptured Intracranial Aneurysms Investigators. Unruptured intracranial aneurysms: natural history, clinical outcome, and risks of surgical and endovascular treatment// Lancet. 2003; 362: 103-110.

Размещено на Allbest.ru