Algorithm for predicting sepsis in newborns with respiratory pathology and perinatal lesions of the central nervous system, who are on mechanical ventilation



Cite item

Abstract

Relevance: Predicting sepsis in ventilated neonates remains a challenge in neonatology.

Purpose: to increase the efficiency of predicting the diagnosis of sepsis in newborns by developing a decision rule for its development based on the "Decision Trees".

Materials and methods: 200 full-term newborns with respiratory pathology admitted to the intensive care unit on mechanical ventilation without clinical signs of bacterial infection were included in a retrospective clinical study.

Upon admission to the department, on days 5, 20, the following was determined: On days 1, 3-5, and 20, the following were determined: by ELISA - plasma concentration of IL-1ß, IL-6, IL-8, TNF-α, G-CSF, s- Fas, FGF, NO; immunophenotyping method - CD3+CD19-, CD3-CD19+, CD3+CD4+, CD3+CD8+, CD69+, CD71+, CD95+, HLA-DR+, CD34+, CD14+, CD3-CD56+; lymphocytes expressing AnnexinV-FITC+PI-, AnnexinV-FITC+PI+. The possibility of diagnosing sepsis upon admission to the intensive care unit was assessed by the method of statistical cluster analysis of the totality of the studied immunological criteria. The method of "Decision trees" in the statistical environment "R" formed a diagnostic rule for predicting sepsis.

Results. Visualization of the results of the cluster analysis of admitted patients did not exclude the presence of two clusters among them (with and without sepsis: these two components explain the 60.81% of the point variability).

Sepsis prediction rule: disease progression occurs if on day 1 CD95≥16.8% and NO≤9.6 mkmol/l or CD95≤16.8% and CD34≤0.2% and CD69≥4.12% or CD95 ≤16.8% and CD34≤0.2% and CD69≤4.12% and lymphocytes expressing AnnexinV-FITC+PI-≥12.3%. Diagnostic accuracy 965.41%; sensitivity 97.006%; specificity 94.9067%; false positive proportion of diagnoses 5.1033%; false negative proportion of diagnoses 2.94%; the accuracy of a positive result is 9589.19%; the accuracy of a negative result is 96.888.61%. On the 4-5th day of observation in 45 newborns, the disease was complicated by the development of bacterial sepsis.

Conclusions.Significant importance in the development of sepsis belongs to the prevalence of alteration of immunocompetent cells over proliferation and endogenous synthesis of nitric oxide. The cumulative determination of CD95+, CD69+, AnnexinV-FITC+PI-, CD34+ and plasma NO concentration allows diagnosing the development of sepsis at the preclinical stage. The results obtained indirectly confirm the relevance of studies on the prevention and treatment of sepsis by drug correction of apoptosis and inhaled nitric oxide.

Full Text

Введение.

Несмотря на то, что сепсис известен человечеству со времен Гиппократа, эта междисциплинарная патология и в XXI веке представляет собой фундаментальную проблему медицины в связи с неуклонным ростом заболеваемости и высокой летальностью [1-8]. Вопросы диагностики сепсиса не являются исключением [9-14].

Не принесли желаемых результатов ни детальное изучение патофизиологии развития септического процесса, ни совершенствование научных формулировок, ни разработка и принятие новейших дефиниций [15-17].

Необходимо подчеркнуть, что среди разнородных групп пациентов, именно у новорожденных с респираторной патологией и перинатальным поражением центральной нервной системы (ППЦНС), находящихся на искусственной вентиляции легких (ИВЛ), ранняя диагностика и верификация сепсиса особенно затруднены в связи с неоднозначностью интерпретации клинической симптоматики и лабораторных данных [18, 19]. При этом именно несвоевременная, поздняя диагностика развития септического процесса является одной из основных причин летального исхода заболевания у этого контингента пациентов отделений реанимации и интенсивной терапии (ОРИНТ) [20, 21].

Ситуация усугубляется и тем, что речь идет о пациентах с изначально высокой вероятностью развития тяжелых бактериальных осложнений в силу целого ряда объективных факторов. Среди них состояние здоровья матери; течение беременности и родов; срок гестации при рождении; тяжесть основного и сопутствующих заболеваний; особенности функционирования иммунной системы; необходимость проведения продленной ИВЛ, катетеризации центральных вен, зондового энтерального кормления, инвазивных методов диагностики и лабораторного мониторинга; существование штаммов нозокомиальной флоры, полирезистентных к большинству антибиотиков [22-25].

Не вызывает сомнения, что результат взаимодействия микро­- и макро ор­ганизма в специфической среде стационара определяет развитие бактериальных осложнений и их исход. Существенная роль в исходе этого поединка принадлежит иммунной системе [26, 27]. Взаимосвязь процессов активации апоптоза иммунокомпетентных клеток, синтеза эндогенного оксида азота (NO), баланс цитокинового окружения, ростовых и цитотоксических факторов является существенной составляющей развития органной дисфункции и септического шока у пациентов с сепсисом [28-30].

В этой связи резонно предположить, что создание некоего мультимодального правила ранней диагностики сепсиса, включающего расширенную панель иммунологические критерии, отражающих активность перечисленных процессов, все еще достаточно актуально, тем более, что прогностическая ценность таких показателей, как лактат, прокальцитонин, С-реактивный белок, у новорожденных с респираторной патологией и ППЦНС, находящихся на ИВЛ, весьма сомнительна, и каждый из них далек от характеристик «идеального» маркера [31, 32].

Необходимо упомянуть, что в научной литературе уже представлен целый ряд научных исследований по изучению эффективности применения различных сочетаний известных биомаркеров [33-37]. Однако большинство из них посвящены ранней диагностике и прогнозированию развития тяжелого сепсиса и полиорганной недостаточности, а вопрос прогнозирования сепсиса у новорожденных остается открытым. С нашей точки зрения, особую ценность представляет собой реализация доклинического прогнозирования развития сепсиса у новорожденных, находящихся на ИВЛ, а именно, при поступлении в ОРИНТ. Выделение на раннем этапе наиболее уязвимых пациентов позволит максимально эффективно и обоснованно использовать современные терапевтические стратегии, что, в свою очередь, снизит количество неблагоприятных исходов. Очевидно, что решение поставленной задачи невозможно без проведения многомерного статистического анализа исходных данных с применением современного компьютерного програмного обеспечения.

Цель: повышение эффективности прогнозирования сепсиса путем разработки решающего правила его развития на основе деревьев принятия решений. .

 

Материалы и методы.

В период с 2015 по 2016 г. в отделении реанимации и интенсивной терапии новорожденных (ОРИТН) НИИИ акушерства и педиатрии ФГБОУ «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России (НИИАП ФГБОУ ВО РостГМУ МЗ РФ) было проведено ретроспективное клиническое исследование. В исследование было включено 200 доношенных новорожденных с респираторной патологией и ППЦНС, поступивших на ИВЛ из родильных домов города и области.

Проведение представляемого клинического исследования было одобрено локальным комитетом по этическим вопросам и биоэтике НИИАП (протокол № 5 от 26.12.2014).

Пациентов включали в исследование с письменного разрешения родителей или иных законных представителей. Текст разрешения и протокол исследования сформулированы в соответствии с Хельсинкской декларацией 1975 г. с поправками от 2005 г.; Федеральным законом № 323-ФЗ от 21.11.2011 «Об основах охраны здоровья граждан в РФ»; основами законодательства Российской Федерации «Об охране здоровья граждан, правил проведения клинической практики в РФ» (приказ МЗ РФ № 266 от 19.07.2003, приказ Росздравнадзора № 2325-Пр/06 от 17.10.2006).

 

Критерии включения в исследование:

поступление в ОРИТН на ИВЛ не позднее 2 суток жизни;

отсутствие при поступлении клинических признаков бактериального инфицирования;

наличие респираторной патологии (мекониально-аспирационный синдром, дыхательные расстройства неуточненные, вторичные ателектазы легких);

наличие перинатального поражения центральной нервной системы (тяжелая асфиксия в родах; ишемия мозга; родовая травма);

срок гестации при рождении свыше 37 недель;

масса тела при рождении более 2500 граммов.

 

Пациенты не включались в исследование в случае:

подозреваемых или подтвержденных врожденных аномалий дыхательных путей или легких;

подтвержденного сложного врожденного порока сердца;

пневмоторакса;

подозреваемой или подтвержденной хромосомной аномалии или генетической аберрации.

Перевод новорожденных в отделение реанимации проводился на транспортной ИВЛ в транспортном кувезе реаниматологами реанимационно-консультативной бригады (РКБ) или по линии санитарной авиации. Все пациенты, включенные в исследование, поступали в ОРИТ в тяжелом состоянии в первые двое суток жизни; более 70% - в первые 24 часа жизни (142 ребенка из 200). В нашем исследовании среди пациентов преобладали мальчики (138 из 200). Зависимости частоты развития сепсиса от пола в нашем исследовании не было выявлено (р>0,05), но мужской пол являлся очевидным фактором риска заболеваемости в раннем неонатальном периоде. Масса тела новорожденных при поступлении в ОРИТ составила 3780±362 грамма, что соответствовало сроку гестации. Большинство пациентов, вошедших в исследование, родилось в сроке гестации 39±1,1 недель.

Все новорожденные, включенные в исследование, получали традиционную интенсивную терапию. Ретроспективно пациенты были распределены на тех, у кого основное заболевание осложнилось развитием сепсиса (группа I, n=45) и тех, у кого развитие сепсиса не произошло (группа II, n=155). Развитие сепсиса происходило на 4-5 сутки пребывания в ОРИНТ.

Основная конечная точка нашего исследования – развитие сепсиса.

Клиническое исследование проводилось с рабочей гипотезой о том, что существует ряд иммунологических критериев, позволяющих прогнозировать развитие сепсиса на доклинической стадии у новорожденных с респираторной патологией и перинатальным поражением ЦНС, поступающих в ОРИНТ на ИВЛ.

 

Методы обследования.

 

Иммунологические методы.

При поступлении в ОРИНТ, на 5, 20 сутки госпитализации в ОРИНТ всем новорожденным помимо стандартного клинико-лабораторного обследования определяли:

плазменную концентрацию цитокинов [интерлейкинов (IL-1β, IL-6, IL-8), фактора некроза опухоли (TNF-α), гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (G-CSF), растворимого фас-лиганда (sFas), фактора роста фибробластов (FGF)] и плазменную концентрацию оксида азота (NO) методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА=ELISA, индикаторный фермент — пероксидаза хрена), используя тест-системы Biosource (США), Bender Medsystems (Австрия), R&D Systems (США) на компьютерном счетчике Multilabel Counter Victor-21420 (Финляндия);

методом проточного иммунофенотипирования относительное содержание Т-лимфоцитов (CD3+CD19): CD3+CD4+ , CD3+CD8+ , CD69+ , CD71+ , CD95+ , HLA-DR+ , В-лимфоцитов (CD3-CD19+); моноцитов-макрофагов (CD14+); естественных киллеров (CD3+CD56+); стволовых клеток CD34+; лимфоцитов с экспрессией AnnexinV-FITC+ PI , AnnexinV-FITC+ PI+ (Becman Culter Epics, США-XL).

Таким образом, для каждого пациента были собраны данные 21 иммунологического показателя; в качестве независимых признаков при построении дерева решения в ходе статистического анализа были использованы значения, полученные при поступлении в ОРИНТ.

 

Статистические методы.

Анализ мощности представляемого исследования проведен в среде пакета прикладных программ «Statistica-6» при условии, что p<0,05, а мощность выборки - не менее 80%.

Статистический анализ осуществляли методами вариационной статистики с определением выборочного среднего, стандартного отклонения, средней квадратичной ошибки, доверительных интервалов, медианы и ошибки медианы (в результатах исследования представлены медиана; доверительные интервалы). Статистическую значимость различий выявляли с применением критериев Манна-Уитни.

Для проведения статистических исследований использовали возможности среды RStudio Desktop. Методом кластерного анализа совокупности исследуемых иммунологических критериев была оценена возможность прогнозирования сепсиса при поступлении в ОРИНТ. Кластерный анализ выполнен методом нечеткой кластеризации .

Методом «Деревьев принятия решений» сформулировано прогностическое правило сепсиса. В исследовании применяли CART (Classification and Regression Tree) алгоритм обучения дерева решения.

 

Результаты.Результаты иммунофенотипирования лимфоцитов у пациентов с развитием и без развития сепсиса представлены в таблице 1 (см. табл. 1).

 

Табл. 1. Сравнительная динамика результатов иммунофенотипирования

у пациентов с развитием и без развития сепсиса

Comparative dynamics of the results of immunophenotyping in patients with and without the development of sepsis



Показатели %

Группы

Me

Kv 75%

Kv 25%

20с

20с

20 с

CD3+CD19-

I (n=45)

58,07

40,8*

50,57*

59,1

46,42

34,91

52,5

62,17

43,72

II (n=155)

57,31

45,45

64,90

58,45

47,16

72,72

51,8

42,2

56,55

CD3+CD4+

I (n=45)

44,68

32,23*

40,00

46,4

35,87

46,00

38,7

30,24

29,07

II (n=155)

43,1

40,00

41,63

46,55

42,23

46,15

34,45

37,46

38,91

CD3+CD8+

I (n=45)

11,85

5,30*

11,21

13,17

7,29

13,00

11,02

4,27

8,37

II (n=155)

12,00

9,13

10,95

13,2

9,50

11,75

11,42

9,80

10,32

CD14+

I (n=45)

4,53

3,00*

6,60*

5,47

3,12

8,00

3,32

2,00

3,92

II (n=155)

4,50

4,50

8,55

5,52

5,52

9,10

3,05

3,05

8,11

CD3-CD19+

I (n=45)

3,7

2,05*

4,25

5,47

3,00

6,12

2,85

2,00

2,62

II (n=155)

4,5

3,55

5,65

5,70

4,15

6,20

3,9

2,22

3,47

CD34+

I (n=45)

0,12*

0,09

0,10

0,18

0,1

0,12

0,09

0,07

0,08

II (n=155)

0,26

0,10

0,10

0,30

0,11

0,12

0,15

0,07

0,03

CD56+

I (n=45)

2,70

1,55

3,50

3,35

2,10

5,00

2,31

1,30

2,40

II (n=155)

2,81

1,80

3,10

3,20

2,10

5,00

2,25

1,60

2,51

CD3+CD95+

I (n=45)

16,20*

14,20*

3,20

17,01

17,00

4,00

15,1

13,10

1,90

II (n=155)

9,90

9,90

2,00

14,00

14,00

3,42

9,61

9,60

1,14

CD3+CD69+

I (n=45)

3,9*

7,22*

3,30*

4,63

9,45

4,33

3,2

4,12

2,30

II (n=155)

1,9

2,70

1,57

3,15

3,90

1,95

1,1

2,21

1,42

CD3+CD71+

I (n=45)

3,71

6,20*

4,21

4,60

9,22

4,49

3,2

4,75

2,17

II (n=155)

3,69

3,91

4,19

3,95

4,67

4,32

3,12

3,43

3,12

CD3+HLA-DR+

I (n=45)

7,6*

7,50*

8,71*

9,1

12,99

17,15

6,55

6,35

4,62

II (n=155)

9,0

16,44

16,34

10,77

18,32

17,11

9,3

7,00

7,98

AnnexinV-FITC+PI-

I (n=45)

16,7*

24,93*

16,22*

21,4

47,57

22,53

12,52

24,22

13,05

II (n=155)

10,82

18,31

6,70

12,5

23,90

9,74

8,11

12,43

5,07

AnnexinV-ITC+PI+

I (n=45)

0,91*

0,95

0,92*

0,99

1,26

1,25

0,85

0,80

0,32

II (n=155)

0,65

0,90

0,71

1,0

0,92

0,76

0,54

0,85

0,50

Примечания

* - статистически значимые различия между сравниваемыми группами (p<0,05, критерий Манна-Уитни)

Notes

* - statistically significant differences between comparable loads (p<0.05, Mann-Whitney test)

 

 

Представленные в таблице данные демонстрировали, что уже при поступлении в ОРИНТ статистически значимые различия дисбаланса субпопуляционного и популяционного состава лимфоцитов у пациентов с последующим развитием неонатального сепсиса характеризовались снижением доли относительного содержания плюрипотентных стволовых клеток CD34+ и CD3+HLA-DR+-лимфоцитов; увеличением доли лимфоцитов с экспрессией раннего активационного маркера (CD3+CD69+), готовых к вступлению в апоптоз (CD3+CD95+), и лимфоцитов, находящихся в ранней (AnnexinV-FITC+PI-) и поздней (AnnexinV-FITC+PI+) стадии апоптоза.

В процессе динамического наблюдения у пациентов с развитием сепсиса отмечалось статистически значимое снижение к 5 суткам относительного содержания, как общего пула Т-лимфоцитов, так и Т-хелперов, цитотоксических лимфоцитов, макрофагов/миеломоноцитов, В-лимфоцитов, CD3+HLA-DR+-лимфоцитов. При этом состав лимфоцитов характеризовался увеличением доли лимфоцитов с экспрессией раннего (CD3+CD69+) и позднего (CD3+CD71+) активационного маркера, лимфоцитов, коммитированных к апоптозу (CD3+CD95+) и лимфоцитов, находящихся в ранней (AnnexinV-FITC+PI-) и поздней (AnnexinV-FITC+PI+) стадии апоптоза.

К исходу заболевания у пациентов с развитием септических осложнений статистически значимо низким оставалось общее содержание Т-лимфоцитов, миеломоноцитов/макрофагов и CD3+HLA-DR+-лимфоцитов при статистически значимо высоком содержании CD3+CD69+ и лимфоцитов, находящихся в стадии раннего и позднего апоптоза.

Выраженность диагностированных иммунных расстройств у этих пациентов позволяла предположить, что наиболее патогенетически обоснованным лабораторным тестом, позволяющим осуществить раннюю диагностику дисфункции иммунной системы при развитии сепсиса, являлась оценка интенсивности процесса апоптоза иммунокомпетентных клеток.

Для характеристики дисбаланса в системе иммунореактивности изучалась динамика концентраций циркулирующих цитокинов и оксида азота у пациентов с развитием неонатального сепсиса относительно детей с неосложненным течением заболевания; результаты представлены в таблице 2 (см. табл. 2).

 

Табл. 2. Сравнительная динамика плазменной концентрации изучаемых цитокинов и оксида азота у пациентов с развитием и без развития сепсиса

Comparative dynamics of plasma concentrations of the studied cytokines and nitric oxide

in patients with and without the development of sepsis

 

Показа

тели

Группы

 

Me

Kv 75%

Kv 25%

20с

20с

20с

TNF-α пг/мл

I(n=45)

160,5

245,2*

166,1*

185,3

316,0

238,6

142,4

197,2

110

II(n=155)

158,9

79,8

71,1

185,6

128,1

134,2

123,9

76,9

68,8

Г-КСФ нг/мл

I(n=45)

0,86*

1,71

1,55

1,58

1,96

1,76

0,62

1,16

1,30

II(n=155)

1,12

1,57

1,54

1,74

1,82

1,78

0,81

1,31

1,34

IL-8 пг/мл

I(n=45)

233,5

403,1*

260,0*

396,4

985,6

350,5

150,4

211,6

145,4

I (n=155)

320,12

865,9

144,2

322,6

892,8

262,5

212,1

164,2

139

IL-6 пг/мл

I(n=45)

17,20

400,0*

133,2*

17,76

651,1

198,6

16,87

336,9

95,5

II(n=155)

17,22

165,7

63,22

17,9

317,8

134,2

16,41

156,2

59,8

s-Fas пг/мл

I(n=45)

3408*

2301*

2416*

4580

6137

3259

2401

1170

1467

II(n=155)

6001

4290

6065

7471

5114

7511

5149

3258

4780

ФРФ пг/мл

I(n=45)

30,65

25,55*

30,48*

37,42

47,11

35,58

23,85

14,82

21,74

II(n=155)

34,56

45,84

65,50

43,04

6062

107,4

21,86

2155

36,9

IL-1β пг/мл

I(n=45)

4,88

4,25*

4,40*

5,10

6,65

9,00

4,34

3,90

3,92

II(n=155)

4,60

6,09

3,83

5,00

7,22

4,31

4,32

4,17

3,42

NO ммоль/л

I(n=45)

9,00*

14,45*

16,00*

13,97

21,6

19,19

5,35

10,06

6,03

II(n=155)

36,80

31,10

20,51

43,5

35,54

22,10

22,1

22,46

19,53

Примечания

* - статистически значимые различия между сравниваемыми группами (p<0,05, критерий Манна-Уитни)

Notes

* - statistically significant differences between comparable loads (p<0.05, Mann-Whitney test)

 

 

Представленные результаты позволяли говорить о том, что у пациентов с последующим развитием неонатального сепсиса уже при поступлении в ОРИТ наблюдали статистически значимо низкую концентрацию G-CSF, антиапоптогенного sFas и оксида азота. К 5 суткам регистрировали статистически значимо высокую концентрацию TNF-α и IL-6 при статистически значимо низкой концентрации sFas, FGF, G-CSF, IL-8, IL-1ß и оксида азота.

Таким образом, формирование выявленных иммунных нарушений у наблюдаемых пациентов было опосредовано выраженным дисбалансом концентрации цитокинов и оксида азота. Последнее обстоятельство, по-видимому, способствовало развитию регуляторных и структурно-функциональных нарушений иммунной системы, а также её функциональной несостоятельности при развитии бактериальных осложнений. Кроме того, полученные результаты позволяли говорить о том, что в нашем исследовании активность апоптоза иммунокомпетентных клеток и плазменная концентрация оксида азота определяли развитие неонатального сепсиса. Существенное значение активности процессов апоптоза в иммунопатогенезе бактериальных осложнений прослеживалось на всех этапах наблюдения. В нашем исследовании активация апоптоза лимфоцитов в значительной мере была опосредована выраженным снижением концентрации G-CSF и оксида азота, что косвенно подтверждало возможность и необходимость медикаментозной коррекции активности этого процесса.

Очевидно, что с точки зрения превентивной диагностики сепсиса, особый интерес представляла статистическая разница изучаемых иммунологических критериев при поступлении пациентов в ОРИНТ.

Рассматриваемая задача нашего исследования заключалась в ранней диагностике сепсиса у новорожденных с респираторной патологией и ППЦНС, находящихся на ИВЛ. Как известно медицинские данные характеризуются наличием пропусков данных, и большим числом полей при относительно небольшом числе наблюдений (записей), что позволяет рассматривать задачу диагностики заболевания как задачу распознавания. В случае априорного разделения переменных на зависимые и независимые задача анализа состоит в получении описания зависимости Y от X. Выбор метода решения зависит, прежде всего, от того, являются ли качественными или количественными зависимые переменные Y. Окончательное решение о выборе метода анализа данных принимается в зависимости от типа независимых переменных X.

Мы предположили, что по смыслу поставленной задачи, выборка могла содержать два кластера: соответственно - норма и патология (сепсис). Очевидно, что для уверенной в дальнейшем работы было необходимо прояснить этот вопрос. С этой целью использовали полученную графическую визуализацию кластерного анализа, представленную на рисунке

 

Рис.1. Визуализация кластеров

Fig.1. Visualizing Clusters

 

Нами было сделано допущение, что проблема прогнозирования сепсиса может быть представлена именно двумя кластерами. Но для построения системы классификации необходимо было оценить гомоскедастичность выборки и при наличии корреляций уменьшить число входных переменных. С этой целью использовали метод Деревьев решений, представляющий собой достаточно эффективный инструмент интелектуального анализа данных (рисунок 2).

 

 

 

 

Рис. 2. Дерево решения прогнозирования сепсиса

Fig 2.Sepsis prediction decision tree

Примечания.

1.CD95 - относительное содержание лимфоцитов с экспрессией позднего активационного маркера (готовы к вступлению в апоптоз; «домен смерти»)

2. CD34 – относительное содержание стволовых клеток

3. CD69 - относительное содержание лимфоцитов с экспрессией раннего активационного маркера

4 NO – плазменная концентрация оксида азота5А-R – относительное содержание лимфоцитов в раннем апоптозе

 

Notes.

1.CD95 - the relative content of lymphocytes with the expression of a late activation marker (ready to enter apoptosis; "death domain")

2. CD34 - relative content of stem cells

3. CD69 - the relative content of lymphocytes with the expression of an early activation marker

4 NO – plasma concentration of nitric oxide 5А-R – relative content of lymphocytes in early apoptosis

 

Сформированное дерево мы сочли вполне приемлемым для восприятия и достаточно простым в интерпритации. Корневым узлом дерева принятия решения прогнозирования сепсиса в нашем исследовании являлось относительное содержание лимфоцитов, готовых к вступлению в апоптоз (CD95); конечными узлами (листья) - относительное содержание лимфоцитов, находящихся в ранней стадии апоптоза (AnnexinV-FITC+PI-) и плазменная концентрация оксида азота. Если относительное содержание CD95 менее 16,8% формируется следующий узел – относительное содержание стволовых плюрипотентных гемопоэтических клеток (CD34). Если CD34 меньше 0,2%, формируется следующий промежуточный узел – относительное содержание лимфоцитов с экспрессией раннего активационного маркера (CD69). В свою очередь, если CD69 меньше 4,1% - последний узел дерева (лист) - относительное содержание лимфоцитов, находящихся в ранней стадии апоптоза (AnnexinV-FITC+PI-). Если относительное содержание AnnexinV-FITC+PI- больше или равно 12,3%, прогнозируется развитие сепсиса. В том случае, если относительное содержание CD95 (корневой узел) больше или равно 16,8%, плазменная концентрация оксида азота (лист) определяет решение: если NO меньше 9,6 ммоль\л – прогнозируем развитие сепсиса.

Таким образом, в нашем исследовании решающее правило прогнозирования сепсиса выглядело так: развитие заболевания происходит, если на 1 сутки госпитализации в ОРИНТ у новорожденного, находящегося на ИВЛ,

CD95≥16,8% и NO≤9,6 mkmol/l;

или CD95≤16,8% и CD34≤0,2% и CD69≥4,12%;

или CD95≤16,8% и CD34≤0,2% и CD69≤4,12% и лимфоциты с экспрессией AnnexinV-FITC+PI-≥12,3%.

Далее нами была выполнена оценка точности построенного дерева, результаты которой приведены в таблице (см. табл.3).

 

Табл. 3. Диагностические характеристики

дерева принятия решения прогнозирования сепсиса

Diagnostic characteristics sepsis prediction decision tree

 

истинно положительные решения

ИП=

99

истинно отрицательные решения

ИО=

93

ложно положительные решения

ЛП=

5

ложно отрицательные решения

ЛО=

3

фактическое число положительных случаев

ИП+ЛП=

104

фактическое число отрицательных случаев

ИО+ЛО=

96

 

Всего:

200

точность (ИП+ИО)/(ИП+ИО+ЛП+ЛО)

 

96,00%

чувствительность ИП/(ИП+ЛО)

 

97,00%

специфичность ИО/(ИО+ЛП)

 

94,90%

ложноположительная доля диагнозов ЛП/(ЛП+ИО)

 

5,10%

ложноотрицательная доля диагнозов ЛО/(ИП+ЛО)

 

2,94%

прогностическая ценность положительного результата ИП/(ИП+ЛП)

 

95,19%

прогностическая ценность отрицательного результата ИО/(ЛО+ИО)

 

96,88%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обсуждение.

Фундаментальная задача диагностики – определение количественной связи между признаками и заболеванием, то есть установление некоторых критериев, позволяющих указывать, насколько тот или другой признак «симптоматичен» для данного заболевания. Важнейшим моментом, обосновывающим применение многомерного анализа, является множество факторов, связанных с исходом. Экспериментальная проверка с достаточной мощностью выборки зачастую невозможна. Кроме того, непосредственно при сборе эмпирических данных возможно включение мешающих факторов (cofounders), которые оказывают влияние на связь между фактором риска и независимой переменной, искажая, таким образом, результат анализа. Сложность заключается и в том, что наблюдается частичное совпадение клинических признаков у пациентов с различными диагнозами [38, 39].

Результаты нашего исследования подтвердили, что принятие решения (в нашем случае – прогнозирование септической инфекции) - достаточно сложная задача, особенно при значительном числе наблюдаемых признаков.

Как известно, медицинские данные характеризуются наличием пропусков данных и большим числом полей при относительно небольшом числе наблюдений (записей), что позволяет рассматривать задачу диагностики заболевания, как задачу распознавания. В подобных случаях принято использовать два основных подхода к построению системы классификации: вероятностный и индуктивный. Дискриминантный анализ – это общий термин, относящийся к нескольким тесно связанным статистическим процедурам. Эти процедуры можно разделить на методы интерпретации межгрупповых различий – дискриминации и методы классификации наблюдений по группам [40, 41].

Полученная в ходе анализа визуализация расположения кластеров пациентов, допускала, что проблема ранней диагностики сепсиса может быть представлена именно двумя кластерами. Далее, для построения системы классификации было сформировано «Дерево принятия решений».

Из 22 иммунологических критериев, согласно проведенному исследованию, высокое относительное содержание лимфоцитов с экспрессией раннего активационного маркера (CD69+); лимфоцитов, готовых, к вступлению в апоптоз (CD95+), и лимфоцитов, находящихся в стадии раннего апоптоза (AnnexinV-FITC+PI-) при низком относительном содержании стволовых плюрипотентных клеток (CD34+) и низкой плазменной концентрации оксида азота определяли развитие септических осложнений. Полученные результаты не противоречили ранее опубликованным научным данным [42].

Несмотря на то, что результаты нашего исследования демонстрировали достаточно оптимистичные математические характеристики сформированного алгоритма прогнозирования сепсиса на этапе поступления новорожденных пациентов в ОРИТ, существует несколько ограничений, которые следует признать. 

А именно. Исследование было проведено на небольшой популяции новорожденных пациентов с определенной патологией. Кроме того, с нашей точки зрения, серьезным ограничивающим фактором, по-прежнему, остается отсутствие стандартизированных данных для предполагаемых и использованных нами иммунологических критериев. Не следует также забывать, что полученные значения могут варьировать в зависимости от диагностических систем, лабораторного обеспечения и медицинского оборудования. Кроме того, мы не оценивали прогностическое значение предложенных нами иммунологических критериев в сочетании с другими предикторами развития сепсиса. Не исключено, что такой комбинаторный подход значительно повысит возможности прогнозирования сепсиса у новорожденных с респираторной патологией и ПП ЦНС, находящихся на ИВЛ.

Перечисленные проблемы, в определенной мере, неизбежно ограничивают обобщаемость выводов. И, тем не менее, сочетанное применение предполагаемых биомаркеров, с точки зрения ранней диагностики сепсиса, не может не внушать некоторый оптимизм. Следовательно, исследования должны быть продолжены.  

 

Выводы.

Существенное значение в развитии сепсиса у новорожденных с респираторной патологией, находящихся на ИВЛ, принадлежит превалированию альтерации иммунокомпетентных клеток над пролиферацией и эндогенному синтезу оксида азота.

Совокупное определение CD95+, CD69+, AnnexinV-FITC+PI-, CD34+ и плазменной концентрации NO позволяет диагностировать развитие сепсиса на доклинической стадии.

Полученные результаты косвенно подтверждают актуальность исследований, посвященных профилактике и терапии сепсиса медикаментозной коррекцией апоптоза и ингаляционным оксидом азота.

×

About the authors

Marina G. Pukhtinskaya

Scientifically Research Institute of Obstetrics and Pediatrics, State Medical University

Author for correspondence.
Email: puhmar@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5530-2194
SPIN-code: 3120-7069

Doctor of Medical Sciences, Leading Researcher of Department of Anesthesiology and Resuscitation SRIOP, State Medical University, Rostov-on-Don

Russian Federation, 344012, Россия, Ростов-на-Дону, Мечникова, 43

Vladimir V. Estrin

Scientifically Research Institute of Obstetrics and Pediatrics, Rostov-on-Don State Medical University

Email: medinsur@aaanet.ru
ORCID iD: 0000-0002-9201-8333
SPIN-code: 8136-4128

д.м.н., профессор

Russian Federation

References

Supplementary files

There are no supplementary files to display.


Copyright (c) Pukhtinskaya M.G., Estrin V.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies