СПОСОБ ВЫБОРА МЕТОДА ОПЕРАТИВНОГО ЛЕЧЕНИЯ БОЛЬНЫХ С МЕДИАЛЬНЫМИ ПЕРЕЛОМАМИ ШЕЙКИ БЕДРЕННОЙ КОСТИ Российский патент 2009 года по МПК A61B17/56 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для выбора метода оперативного лечения больных с медиальными переломами шейки бедренной кости.

Известно, что основными методами оперативного лечения медиальных переломов шейки бедренной кости являются остеосинтез шейки бедренной кости и эндопротезирование тазобедренного сустава [3, 4]. Выделяют два основных метода эндопротезирования тазобедренного сустава - внутрисуставное и тотальное. Последнее более травматично и сопровождается большей кровопотерей [6, 9], однако его реабилитационный потенциал гораздо выше [6, 10]. Показания для выбора способа оперативного лечения зависят от степени сосудистых нарушений в головке бедренной кости на стороне травмы, общего состояния больного, степени его физической активности до травмы, предполагаемой продолжительности жизни и психического статуса больного, типа перелома по классификации Pauwels и Garden, тяжести остеопороза, вероятности достижения адекватной репозиции [3, 5, 7]. Учет всех вышеперечисленных факторов весьма сложен и не всегда возможен.

Цель изобретения: улучшение результатов лечения медиальных переломов шейки бедренной кости путем индивидуального подбора хирургического пособия каждому конкретному больному с учетом общих и местных факторов с применением математической модели.

Поставленная цель достигается тем, что у больных с медиальным переломом шейки бедренной кости измеряют внутрикостное кровяное давление (ВККД) [2], на основе математического анализа динамического ряда кардиоинтервалов пятиминутной записи электрокардиограммы в состоянии покоя рассчитывают показатель активности регуляторных систем (ПАРС) [1]. Вместе с этими показателями в математическую модель введены такие переменные, как возраст, пол, предполагаемый положительный отдаленный результат.

На основе дискриминантного анализа 51 наблюдения медиальных переломов шейки бедренной кости нами разработана математическая модель выбора метода оперативного лечения. Построены дискриминирующие функции

Для категориальной переменной [Пол] используется следующая числовая кодировка: «Муж» - 101, «Жен» - 102.

[Отдаленный результат] - обобщающий атрибутивный показатель состояния тазобедренного сустава, исчисляемый на основании показателя Харриса [8]. Для вычисления этой атрибутивной величины использовалась формула: если показатель Харриса меньше 70 баллов, то [Отдаленный результат] предполагался «Неудовлетворительным», в противном случае (если показатель Харриса больше или равен 70) - «Хорошим». Для категориальной переменной [Отдаленный результат] используется следующая числовая кодировка: «Хороший» - 101, «Неудовлетворительный» - 102.

На основании дискриминирующих функций построена карта наблюдений, где каждое из 51 наблюдения представлено точкой с известными координатами (см. чертеж). На чертеже представлена карта наблюдаемых величин (здесь и далее о/с - остеосинтез шейки бедра, в/с - внутрисуставное эндопротезирование тазобедренного сустава, тотальное - тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава). Наблюдения группируются вокруг центров центроидов (заштрихованные точки). Координаты центров центроидов (Root1_центр и Root2_центр) представлены в таблице 1.

Для определения оптимального метода лечения для каждого конкретного больного рассчитываются переменные Root 1 и Root 2, затем находятся расстояния от данного наблюдения до центров центроидов d_i по формуле

Выбиратся наименьшее расстояние, которое и определяет рекомендуемый моделью характер операции. Для расчета вероятности выбора характера операции P(S_i) применяется формула

где d₁, d₂, d₃ - расстояния до центров центроидов, е - экспонента (математическая константа, равная приблизительно 2,72).

Пример 1. Больной Б., 67 лет, № истории болезни 10939, поступил в 1 тр/о БСМП через 3,5 часа после получения травмы с диагнозом: закрытый медиальный перелом шейки бедренной кости справа со смещением. Больному измерено ВККД в головке бедренной кости на стороне перелома - составило 134 мм водн.ст., ПАРС=6, что соответствует состоянию перенапряжения или состоянию неудовлетворительной адаптации. Больному выполнен остеосинтез шейки бедра спонгиозными винтами. В отдаленном периоде (через 2 года после операции) индекс Харриса составил 72 балла (что соответствует удовлетворительному результату). При расчете дискриминирующих функций и расстояний до центров центроидов для данного наблюдения получено следующее:

Root 1=-86,0558-0,2422*[Возраст]+1,5305*[Отдаленный результат]-1,4881*ln[ПАРС]+0,0035*[ВККД]+9,4943*ln[Возраст]-0,8886*[Пол]=-86,0558-0,2422*67+1,5305*101-1,4881*ln(6)+0,0035*134+9,4943*ln(67)-0,8886*101=0,271996

Root 2=118,8721-0,3754*[Возраст]-1,6865*[Отдаленный результат]-0,6643*ln[ПАРС]-0,0221*[ВККД]+21,1185*ln[Возраст]-0,0898*[Пол]=118,8721-0,3754*67-1,6865*101-0,6643*ln(6)-0,0221*134+21,1185*ln(67)-0,0898*101=-1,040865

d₁=√(Root1-Root1_центр1)²+(Root2-Root2_центр1)²=√(0,271996-1,25250)²+(-1,040865+0,210143)²=√(0,961388+0,690099)=1,285102

d₂=√(Root1-Root1_центр2)²+(Root2-Root2_центр2)²=√(0,271996+1,54471)²+(-1,040865+0,105901)²=√(3,30042+0,874158)=2,043178

d₃=√(Root1-Root1_центр3)²+(Root2-Root2_центр3)²=√(0,271996-0,39651)²+(-1,040865-1,211227)²=√(0,015504+5,071918)=2,255532

Таким образом, наименьшее расстояние d₁, что соответствует остеосинтезу.

Рассчитываются вероятности выбора характера операции P(S_i):

P(S₁)=е^-1,285102/(е^-1,285102+e^-2,043178+е^-2,255532)=0,541276

P(S₂)=е^-2,043178/(е^-1,285102+е^-2,043178+e^-2,255532)=0,253624

Р(S₃)=е^-2,255532/(e^-1,285102+e^-2,043178+e^-2,255532)=0,205100

Следовательно, наибольшая вероятность выбора операции остеосинтеза шейки бедренной кости, что совпадает с исходно проведенной операцией.

При проверке математической модели и расчете расстояний до центров центроидов групп для каждого из 51 наблюдения мы получили 44 (86,3%) совпадения рекомендуемого оперативного пособия с фактическим (табл.2). При изменении в 14 наблюдениях с неудовлетворительными отдаленными результатами значения [Отдаленный результат] с «Неудовлетворительный» на «Хороший» только 4 наблюдения классифицированы без изменения, причем двое из них - пациенты после внутрисуставного эндопротезирования. В 10 случаях остеосинтеза из 12 математическая модель рекомендует проведение эндопротезирования (в 3 случаях внутрисуставного и в 7 случаях тотального).

Пример 2. Больная Б., 68 лет, №истории болезни 13043, поступила в 1 тр/о БСМП через 4 часа после получения травмы с диагнозом: закрытый медиальный перелом шейки бедренной кости слева со смещением. Больной измерено ВККД в головке бедренной кости на стороне перелома - составило 47 мм водн.ст., ПАРС=3, что соответствует удовлетворительной адаптации. Больной выполнен остеосинтез шейки бедра спонгиозными винтами. В отдаленном периоде (через 2 года после операции) индекс Харриса составил 61 балл (что соответствует неудовлетворительному результату). При расчете дискриминирующих функций и расстояний до центров центроидов для данного наблюдения получено следующее:

Root 1=-86,0558-0,2422*[Возраст]+1,5305*[Отдаленный результат]-1,4881*ln[ПАРС]+0,0035*[ВККД]+9,4943*ln[Возраст]-0,8886*[Пол]=-86,0558-0,2422*68+1,5305*102-1,4881*ln(3)+0,0035*47+9,4943*ln(68)-0,8886*102=1,539327

Root 2=118,8721-0,3754*[Возраст]-1,6865*[Отдаленный результат]-0,6643*ln[ПАРС]-0,0221*[ВККД]+21,1185*ln[Возраст]-0,0898*[Пол]=118,8721-0,3754*68-1,6865*102-0,6643*ln(3)-0,0221*47+21,1185*ln(68)-0,0898*102=-0,496535

d₁=√(Root1-Root1_центр1)²+(Root2-Root2_центр1)²=√(1,539327-1,25250)²+(-0,496535+0,210143)²=√(0,082270+0,08202)=0,405328

d₂=√(Root1-Root1_центр2)²+(Root2-Root2_центр2)²=√(1,539327+1,54471)²+(-0,496535+0,105901)²=√(9,511284+0,152595)=3,108678

d₃=√(Root1-Root1_центр3)²+(Root2-Root2_центр3)²=√(1,539327-0,39651)²+(-0,496535-1,211227)²=√(1,306031+2,916451)=2,054868

Таким образом, наименьшее расстояние d₁, что соответствует остеосинтезу.

Рассчитываются вероятности выбора характера операции P(S_i):

P(S₁)=e^-0,405328/(e^-0,405328+е^-3,108678+e^-2,54868)=0,794206

P(S₂)=e^-3,108678/(e^-0,405328+e^-3,108678+e^-2,054868)=0,053197

Р(S₃)=е^-2,054868/(e^-0,405328+е^-3,108678+e^-2,054868)=0,152597

Следовательно, наибольшая вероятность выбора операции остеосинтеза шейки бедренной кости, что совпадает с исходно проведенной операцией. Однако результат оценки тазобедренного сустава по Харрису неудовлетворительный. Поскольку врача интересует вероятность положительного результата при том или ином способе оперативного лечения, необходимо показатель [Отдаленный результат] «Неудовлетворительный» изменить на «Хороший». Получаем следующие результаты расчетов:

Root 1=-86,0558-0,2422*[Возраст]+1,5305*[Отдаленный результат]-1,4881*ln[ПАРС]+0,0035*[ВККД]+9,4943*ln[Возраст]-0,8886*[Пол]=-86,0558-0,2422*68+1,5305*101-1,4881*ln(3)+0,0035*47+9,4943*ln(68)-0,8886*102=0,008827

Root 2=118,8721-0,3754*[Возраст]-1,6865*[Отдаленный результат]-0,6643*ln[ПАРС]-0,0221*[ВККД]+21,1185*ln[Возраст]-0,0898*[Пол]=118,8721-0,3754*68-1,6865*101-0,6643*ln(3)-0,0221*47+21,1185*ln(68)-0,0898*102=1,189965

d₁=√(Root1-Root1_центр1)²+(Root2-Root2_центр1)²=√(0,008827-1,25250)²+(1,189965+0,210143)²=√(1,546723+1,960302)=1,872705

d₂=√(Root1-Root1_центр2)²+(Root2-Root2_центр2)²=√(0,008827+1,54471)²+(1,189965+0,105901)²=√(2,413477+1,679269)=2,023054

d₃=√(Root1-Root1_центр3)²+(Root2-Root2_центр3)²=√(0,008827-0,39651)²+(1,189965-1,211227)²=√(0,150298+0,000452)=0,388266

Таким образом, наименьшее расстояние d₃, что соответствует тотальному эндопротезированию.

Рассчитываются вероятности выбора характера операции P(S_i):

P(S₁)=e^-1,872705/(e^-1,872705+е^-2,023054+e^-0,388266)=0,159416

P(S₂)=e^-2,023054/(e^-1,872705+e^-2,023054+e^-0,388266)=0,137163

Р(S₃)=е^-0,388266/(e^-1,872705+е^-2,023054+e^-0,388266)=0,703421

Следовательно, наибольшая вероятность выбора операции тотального эндопротезирования тазобедренного сустава.

Поскольку у каждого конкретного больного целью лечения является положительный результат, переменная [Отдаленный результат] для всех новых случаев берется как «Хороший» и принимается за константу. Таким образом, формулы дискриминирующих функций (1, 2) имеют следующий вид:

Приведенные примеры наглядно демонстрируют адекватность выбора метода оперативного лечения при применении математической модели. Предложенная математическая модель позволяет с вероятностью 86,3% выбрать тот метод оперативного лечения (тотальное эндопротезирование, внутрисуставное эндопротезирование, остеосинтез), который с наибольшей вероятностью приведет к положительному отдаленному результату у каждого конкретного больного с медиальным переломом шейки бедренной кости.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем: метод. рекомендации / P.M.Баевский и др. // Вестн. аритмологии. - 2001. - №24. - С.65-87.

2. Карев Б.А. Исследование кровоснабжения головки при переломах шейки бедра / Б.А.Карев // Патология сосудов нижних конечностей. Лечение и реабилитация. - Гродно, 1979. - T.1, вып.2. - С.57-60.

3. Прототип: Лирцман В.М. Проблема лечения переломов шейки бедра на рубеже столетий / В.М.Лирцман, В.И.Зоря, С.Ф.Гнетецкий // Вестн. травматологии и ортопедии. - 1997. - №2. - С.12-19.

4. Шестерня Н.А. Переломы шейки бедра: современные методы лечения / Н.А.Шестерня, Ю.С.Гамди, С.В.Иванников.- М.: Бином, 2005. - 104 с.

5. Bjorgul К. Hemiarthroplasty in worst cases is better than internal fixation in best cases of displaced femoral neck fractures: a prospective study of 683 patients treated with hemiarthroplasty or internal fixation / K.Bjorgul, O.Reikeras // Acta Orthop. - 2006. - Vol.77, №3. - P.368-374.

6. Delamarter R. Treatment of acute femoral neck fractures with total hip arthro-plasty / R.Delamarter, J.R.Moreland // Clin. Orthop. - 1987.- N218. - P.68-74.

7. Halpin P.J. A system of classification of femoral neck fractures with special reference to choice of treatment / P.J.Halpin, C.L.Nelson // Clin. Orthop. - 1980. - N152. - P.44-48.

8. Harris W. Traumatic arthritis of the hip after dislocation and acetabular fractures: treatment by mold arthroplasty / W.Harris // J.Bone Jt.Surgery. - 1969. - Vol.51-A, N4. - P.737-755.

9. Lausten G.S. The Monk hard-top endoprosthesis for intracapsular fractures of the femoral neck / G.S.Lausten, P.Vedel // Injury. - 1982. - Vol.13, N3. - P.233-238.

10. Narayan K.K. Functional outcome of fracture neck of femur treated with total hip replacement versus bipolar arthroplasty in a South Asian population / K.K.Narayan, T.George // Arch. Orthop. Trauma Surg. - 2006. - Vol.126, N8. - P.545-548.

Таблица 1 Средние значения канонических переменных Зависимая переменная Root 1 Root 2 Остеосинтез 1,25250 -0,210143 Внутрисуставное эндопротезирование -1,54471 -0,105901 Тотальное эндопротезирование 0,39651 1,211227

Таблица 2 Сводная таблица результатов классификации Характер операции Исходная классификация Правильно классифицировано, % о/с в/с тотальное о/с 24 83,33334 20 3 1 в/с 21 90,47619 1 19 1 Тотальное 6 83,33333 1 0 5 По всей совокупности 51 86,27451 22 22 7

Изобретение относится к травматологии и ортопедии и может быть применимо для выбора метода оперативного лечения больных с медиальными переломами шейки бедренной кости. Измеряют внутрикостное кровяное давление [ВККД] в мм вод. ст. в головке бедренной кости на стороне перелома, показатель активности регуляторных систем [ПАРС], который рассчитывают в результате анализа динамического ряда кардиоинтервалов пятиминутной записи электрокардиограммы в состоянии покоя, определяют пол, возраст больного в годах, показатель Харриса. Производят математический расчет. В зависимости от результатов расчета выбирают вид оперативного вмешательства: остеосинтез, или эндопротезирование, или тотальное эндопротезирование. Способ позволяет увеличить вероятность положительных отдаленных результатов лечения. 2 табл., 1 ил.

Способ выбора метода оперативного лечения больных с медиальными переломами шейки бедренной кости, отличающийся тем, что измеряют внутрикостное кровяное давление [ВККД] в мм вод. ст. в головке бедренной кости на стороне перелома, показатель активности регуляторных систем [ПАРС], который рассчитывают в результате анализа динамического ряда кардиоинтервалов пятиминутной записи электрокардиограммы в состоянии покоя, определяют пол, возраст больного в годах, показатель Харриса, далее определяют величину Root 1=-86,0558-0,2422·[Возраст]+1,5305·[Отдаленный результат]-1,4881·ln[ПАРС]+0,0035·[ВККД]+9,4943·ln[Возраст]-0,8886·[Пол], определяют величину Root 2=118,8721-0,3754·[Возраст]-1,6865·[Отдаленный результат]-0,6643·ln[ПАРС]-0,0221·[ВККД]+21,1185·ln[Возраст]-0,0898·[Пол],
показатель [Пол] вводят «Муж» - 101, «Жен» - 102,
показатель [Отдаленный результат] вводят следующим образом: если показатель Харриса меньше 70 баллов, то в качестве показателя [Отдаленный результат] вводят 102, если показатель Харриса больше или равен 70, вводят 101,
рассчитывают для каждого из видов операций показатель d следующим образом:
,
при этом рассчитывают три показателя d:
d1, d2, d3,
при расчетах показатели Root1центр и Root2центр вводят отдельно для каждого из показателей d1, d2, d3;
для показателя d1 принимают показатель Root1центр 1,25250 и Root2центр -0,210143,
для показателя d2 принимают показатель Root1центр -1,54471 и Root2центр -0,105901,
для показателя d3 принимают показатель Root1центр 0,39651 и Root2центр 1,211227,
в зависимости от того, какой показатель минимален, выбирают следующий вид оперативного вмешательства:
если d1, то производят остеосинтез,
если d2, то производят эндопротезирование,
если d3, то производят тотальное эндопротезирование.