Способ прогнозирования наступления смерти у больных COVID-19 в возрасте 60 лет и старше Российский патент 2023 года по МПК A61B5/01 A61B5/08 

C0V.ID-19 (аббревиатура от англ. COronaVIrus Disease 2019) - острая респираторная инфекция, вызываемая вирусом SARS-CoV-2.

• U07.1 COVID-19, вирус идентифицирован

Изобретение относится к области клинической медицины, а именно, к внутренним и инфекционным болезням, и может быть использовано для прогнозирования вероятности летального исхода у пациентов, госпитализированных с диагнозом COVID-19 в возрасте 60 лет и старше.

Новизна:

С начала вспышки новой коронавирусной инфекции (COVID-19) в конце 2019 года в Китае, коронавирус SARS-CoV-2 распространился по всему миру, заразив более 639 млн человек, из которых более 6.6 млн погибли (1%). COVID-19 поражает людей всех возрастных групп. Однако, согласно клинико-эпидемиологическим данным, возраст оказался одним из наиболее важных факторов риска неблагоприятного течения и исхода COVID-19. Так, согласно данным научной литературы и нашим исследованиям, пациенты с SARS- CoV-2-инфекцией в возрасте старше 80 лет имеют существенно больший риск смерти по сравнению с пациентами более молодого возраста. У пациентов старших возрастных групп может наблюдаться атипичная картина течения COVID-19 вследствие сниженной реактивности иммунитета, наличия в организме инволютивных процессов и сопутствующих хронических заболеваний. Симптомы COVID-19 у этих больных могут быть слабо выраженными и не отражать тяжесть заболевания. Поэтому своевременная диагностика заболевания и оказание адекватной медицинской помощи пациентам старших возрастных групп имеет первостепенное значение.

Поскольку борьба с пандемией COVID-19 продолжается, актуальной задачей является совершенствование клинической диагностики и оптимизация тактики лечения больных COVID-19 с целью предотвращения возможных осложнений и неблагоприятных исходов.

В настоящее время в различных странах предпринимаются попытки создания различных прогностических моделей и шкал оценки риска тех или иных событий - госпитализации, перевода в реанимацию или смертельного исхода COVID-19. В качестве индикаторов тяжести течения COVID-19 и неблагоприятного исхода рассматривают различные показатели крови, такие как D-димеры, фибриноген, интерлейкин-6 (IL-6), альбумин, лактатдегидрогеназа, ферритин, С-реактивный белок, лейкоциты, лимфоциты, эозинофилы и тромбоциты заболевших.

Цель изобретения - разработать способ прогнозирования вероятности наступления смерти у пациентов в возрасте от 60 лет и старше, госпитализированных с COVID-19.

Патентуемый способ прогнозирования вероятности наступления смерти у больных COVID-19 в возрасте 60 лет и старше включает определение факторов риска развития неблагоприятного исхода заболевания по демографическим показателям, данным общего и инструментального осмотра (термометрия, пульсоксиметрия и подсчет частоты дыхательных движений), данным общего анамнеза и анамнеза развития заболевания.

Расчет прогностического коэффициента ВПР (вероятность прогнозирования результата - госпитальная смерть у больных COVID-19) по формуле

ВПР=1/(1+е-^x), где:

е - основание натурального логарифма;

х= + 17.038*(Паркинсон) + 3.601*(РА) + 0.871*(Одышка) + 0.867*(СД) + 0.807*(ЧДД) + 0.621*(ХСН) + 0.537*(Возраст группа) + 0.207*(ХВН) + 0.082*(ГБ,АГ) + 0.069*(ОИМ/ОНМК) - 0.078*(ИБС) - 0.102*(ЖДА) - 0.151*(ХБП) - 0.331*(Рак) - 0.401 *(Рак Кишечника) - 0.452*(Почки) - 0.453*(ДНГ) - 0.47*(Гипертермия тела) - 1.445*(Вакцинация) - 1.919*(ПВП) - 3.014*(Боль в мышцах) - 27.997*(Яб12ПК) - 36.019*(ЗНД) - 0.830,

при значении ВПР больше 0,53 - прогнозируют высокую вероятность наступления смерти.

Вероятное прогнозирование результата позволит снизить степень риска наступления смерти с помощью профилактических мероприятий и рационального распределения медицинских ресурсов для лечения пациентов с COVID-19 в возрасте 60 лет и старше.

Способ осуществляется следующим образом:

1. Построена математическая модель прогнозирования вероятности наступления смерти. В качестве алгоритма для построения модели был использован алгоритм машинного обучения многофакторная бинарная логистическая регрессия (Multifactorial Logistic Regression - MLR). Оценку качества построенной модели проводили с помощью ROC-AUC (фиг. 1), точности, специфичности и чувствительности. Статистический анализ результатов был проведен средствами языка программирования Питон (Python 3.9). Для расчетов использовались встроенные функции из модулей Statsmodels, Sklearn и Scipy.

2. Была создана формула (ВПР - вероятность прогнозирования результата) на основе данных по вакцинации, самостоятельном лечении пациента до госпитализации, симптомов и данных по коморбидности, а также возраста пациента, полученных при анализе стационарных карт госпитализированных пациентов с COVID-19 в инфекционные отделения ФГБУ «ЦКБ с поликлиникой» УДП РФ в период с марта 2020 по февраль 2022 гг.

3. Далее с помощью полученной формулы ВПР рассчитывают прогностическую вероятность наступления смерти у пациентов, госпитализированных с COVID-19.

4. Если полученный результат ВПР меньше или равно 0,53, то смерть маловероятна; больше 0,53, то смерть высоковероятна.

Способ прогнозирования вероятности наступления смерти осуществляется за счет учета данных:

Демографическая характеристика:

• Возрастная группа (Возраст группа)

1 - 60-74 лет,

2 - 75-89 лет,

3 - от 90 лет и старше

Данные анамнеза заболевания:

• Вакцинация от COVID-19 (Вакцинация)

0 - нет,

1 - есть.

Данные о амбулаторном лечении до госпитализации:

• Противовирусные препараты: Фавипиравир, Триазаверин, Коронавир (ПВП)

0 - нет,

1 - есть.

Симптомы заболевания:

• Боль в мышцах (0 - нет, 1 - есть),

• Одышка (0 - нет, 1 - есть),

• Затруднения носового дыхания (ЗНД) (0 - нет, 1 - есть),

• Диспептические нарушения до госпитализации (ДНГ) (0 - нет, 1 - есть),

Данные инструментального осмотра:

• результаты, полученные при проведении термометрии: (0 - нет, 1 - 37-37,5°С, 2 - 37,6-38,0°С, 3 - выше 38,1°С,)

• Подсчет частоты дыхательных движений (ЧДД) (0-менее 12, 1-12-20, 2-более 20 раз в минуту)

Данные анамнеза жизни:

• Болезнь Паркинсона (Паркинсон) (0 - нет, 1 - есть),

• Ревматоидный артрит (РА) (0 - нет, 1 - есть),

• Сахарный диабет (СД) (0 - нет, 1 - есть),

• Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) (0 - нет, 1 - есть),

• Хроническая венозная недостаточность (ХВН) (0 - нет, 1 - есть),

• Гипертоническая болезнь, артериальная гипертензия (ГБ, АГ) (0 - нет, 1 - есть),

• Инфаркт миокарда/острое нарушение мозгового кровообращения в анамнезе (ОИМ/ОНМК) (0 - нет, 1 - есть),

• Ишемическая болезнь сердца (ИБС) (0 - нет, 1 - есть),

• Железодефицитная анемия (ЖДА) (0 - нет, 1 - есть),

• Заболевания почек (Почки) (0 - нет, 1 - есть),

• Хроническая болезнь почек (ХБП) (0 - нет, 1 - есть),

• Онкологические заболевания (Рак) (0 - нет, 1 - есть),

• Онкологические заболевания кишечника (Рак кишечника) (0 - нет, 1 - есть),

• Язвенная болезнь 12-ти перстной кишки (Я612ПК) (0 - нет, 1 - есть).

По уровню анализируемых показателей рассчитывают диагностический коэффициент «Вероятность наступления смерти» - ВПР (вероятность прогнозирования результата).

Данное изобретение обеспечивает возможность прогнозирования летального исхода после постановки диагноза COVID-19 у больных пожилого и старческого возраста (в возрасте 60 лет и старше).

Разработанный нами математический способ прогнозирования вероятности наступления смерти у больных COVID-19 позволяет осуществить статистически обоснованный прогноз вероятности наступления летального исхода в зависимости от данных по вакцинации, самостоятельном лечении пациента до госпитализации, динамики симптомов и данных по коморбидности, а также возраста пациента.

Использование в клинической практике заявляемого способа позволит выбрать оптимальный персонализированный подход к лечению больных COVID-19, что позволит избежать развития ситуаций; значимо увеличивающих частоту осложнений, неблагоприятных исходов и больших материальных затрат.

Достоверность прогнозирования вероятности наступления смерти при COVID-19 с помощью данного способа подтверждается следующими значениями: точность - 80.4% [76.2; 84.6]%, специфичность - 80.0% [74.3; 85.7]%, чувствительность - 80.8% [74.6; 86.2]% на обучающей выборке и точность - 73.6% [62.3; 83.0]%, специфичность - 72.2% [58.8; 84.6]%, чувствительность - 76.5% [57.9; 92.9]% - на тестовой выборке.

Дополнительно был сделан расчет точности модели предсказания «Вероятность наступления смерти» по методу ROC AUC (фиг. 1). Точность по методу ROC AUC составляет 87.9% [84.4; 91.1]% на обучающей и 79.7%) [67.7; 90.2]% на тестовой выборке. Полученная прогностическая модель очень хорошего качества (80-90%), т.к. ROC-AUC составляет на тестовой выборке 89.3%.

Данная математическая модель была использована у 262 пациентов в возрасте 60 лет и старше с диагнозом: «COVID-19», госпитализированных в ФГБУ «ЦКБ с поликлиникой» УД Президента РФ, из них 172 пациентов выздоровели, 90 пациентов умерли. Смерть была констатирована на основании протокола установления смерти человека.

Изобретение поясняется подробным описанием, таблицами, клиническими примерами и иллюстрацией, на которой изображено ROC-AUC и способ нахождения «точки отсечения» между чувствительностью и специфичностью в ROC анализе.

Клинические примеры

Пример №1

Клинический диагноз: Коронавирусная инфекция COVID-19, подтвержденная.

Выписан: 08.10.2021 г. Койко дни - 9.

Пациент Р., 85 лет был госпитализирован в инфекционное отделение «ЦКБ с поликлиникой» 02.09.2021 с жалобами на общую слабость, повышение температуры тела до 37,8°С, малопродуктивный кашель.

Из анамнеза заболевания: настоящее ухудшение самочувствия отмечает 2-ой день, когда появилась слабость, малопродуктивный кашель, начала повышаться температура с максимальными цифрами 37,8°С.

Противовирусные препараты не принимал.

Эпидемиологический анамнеза: Вакцинирован от COVID-19 (вакцина Гам-КОВИД-Вак).

Анамнез жизни: перенесенные заболевания: Гипертоническая болезнь III ст., 3 ст., риск ССО 4, ИБС. Атеросклероз артерий сердца, головы и шеи. НРС: наджелудочковая экстрасистолия. ОНМК в анамнезе от 09.2021 г. Дисциркуляторная энцефалопатия II ст.Хроническая болезнь почек. Хронический гастродуоденит. Сахарный диабет 2 типа, инсулиннезависимый. Хронический бронхит, вне обострения. Субклинический гипотиреоз. Артроз правого коленного сустава. Себорейная кератома левой щеки. Гемангиома туловища. Базалиома носа. Дефицит витамина Д. Остепения.

ВИЧ, Сифилис, вирусные гепатиты отрицает.

Оперативные вмешательства: нет.

Данные объективного осмотра: общее состояние средней степени тяжести, обусловленного интоксикационно-астеническим синдромом. Сознание ясное. Положение пассивное. Температура тела 37.7°С. ИМТ 27.68.

Кожные покровы и видимые слизистые физиологической окраски, теплые, сухие, без высыпаний. Пастозность голеней и стоп. Переферические лимфатические узлы не увеличены.

При осмотре органов дыхания: дыхание через нос свободное. ЧДД 19 в мин. Сатурация 94%. Дыхание при аускультации везикулярное, проводится во все отделы. Хрипов нет.

При аускультации сердца: тоны приглушены. Ритм правильный. Патологических шумов нет. Частота пульса 74 в минуту. Артериальное давление 130/80 мм.рт.ст.

Система органов пищеварения: живот правильной формы, мягкий, безболезненный при пальпации во всех отделах. Симптомов раздражения брюшины нет. Нижний край печени не выступает из-под края реберной дуги. Стул оформленный. Мочеиспускание свободное.

МСКТ грудной клетки: КТ-картина при сопоставлении с клинико-лабораторными данными соответствует правосторонней сегментарной пневмонии, с низкой вероятностью вирусного характера, с примерным объемом поражения легочной ткани визуально (<25%), не более 5-7%. Степень тяжести КТ-1.

ЭКГ: синусовый ритм. ЧСС 59 в минуту. Нормальное положение ЭОС. Неполная АВ-блокада I ст. Нарушение в/ж проводимости. Изменение миокарда левого желудочка распространенного характера.

Показатели пациента Р. и результаты (в баллах) представлены в таблице.

Был произведен расчет «Вероятность наступления смерти» (ВПР) по формуле:

х= + 17.038*(Паркинсон) + 3.601*(РА) + 0.871*(Одышка) + 0.867*(СД) + 0.807*(ЧДД) + 0.621*(ХСН) + 0.537*(Возраст группа) + 0.207*(ХВН) + 0.082*(ГБ,АГ) + 0.069*(ОИМ/ОНМК) - 0.078*(ИБС) - 0.102*(ЖДА) - 0.151*(ХБП) - 0.331*(Рак) - 0.401 *(Рак Кишечника) - 0.452*(Почки) - 0.453*(ДНГ) - 0.47*(Температура тела) - 1.445*(Вакцинация) - 1.919*(ПВП) - 3.014*(Боль в мышцах) - 27.997*(Яб12ПК) - 36.019*(ЗНД) - 0.830=-0,181

ВПР=1/(1+е^-х)=0,455

Значение 0,455≤0,53 - следовательно, у данного пациента смерть маловероятна.

После расчета уточнен исход заболевания: выздоровление. Пациентка выписана из инфекционного отделения на 27 сутки.

Таким образом, исход заболевания у данного пациента был предсказан по формуле точно.

Пример №2

Клинический диагноз: Коронавирусная инфекция COVID-19, подтвержденная, крайне тяжелое течение.

Осложнения: Внебольничная двусторонняя полисегментарная пневмония смешанной этиологии. КТ-4. ДН 2-3 степени. ОРДС, ИВЛ С 18.10.2021 г. Трахеостома с 21.10.2021 г. Тромбоз мелких ветвей легочной артерии. Двусторонний слизисто-гнойный эндобронхит. Сепсис. Септический шок. Синдром полиорганной недостаточности: церебральная, сердечнососудистая, печеночная, белково-энергетическая. НРС: пароксизмальная, часто рецидивирующая форма фибрилляции предсердий, тахисистолический вариант, пароксизм фибрилляции предсердий от 20.10.2021 г., 22.10.2021 г. НК 2А стадии. Вторичные изменения миокарда левого желудочка. Реанимационные мероприятия от 24.10.2021 г.

Умер: 24.10.2021 г. Койко дни - 16.

Пациент М., 60 лет был госпитализирован в инфекционное отделение «ЦКБ с поликлиникой» 08.10.2021 с жалобами на общую слабость, повышение температуры тела до 37,8°С, малопродуктивный кашель.

Из анамнеза заболевания: настоящее ухудшение самочувствия отмечает 6-ой день, когда появилась слабость, малопродуктивный кашель, начала повышаться температура с максимальными цифрами 39°С. Принимал нестероидные противовоспалительные препараты. Противовирусные препараты не принимал.

Эпидемиологический анамнеза: не вакцинирован от COVID-19.

Анамнез жизни: перенесенные заболевания Гипертоническая болезнь I ст., 2 ст., риск ССО 1. Ишемическая болезнь сердца. ХСН. НК2А. НРС: пароксизмальная, часто рецидивирующая форма фибрилляций предсердий. МКБ.

Сахарный диабет, ОНМК, ОИМ, ВИЧ, Сифилис, вирусные гепатиты отрицает.

Оперативные вмешательства: септопластика.

Данные объективного осмотра: общее состояние средней степени тяжести, обусловленное интоксикационно-астеническим синдромом. Сознание ясное. Положение пассивное. Температура тела 37.4°С. ИМТ 25.75.

Кожные покровы и видимые слизистые физиологической окраски, пастозность голеней и стоп. Периферические лимфатические узлы не увеличены. При осмотре органов дыхания: дыхание через нос свободное. ЧДД 19 в мин. Сатурация 96%. Дыхание при аскультации жесткое. Хрипов нет.

При аускультации сердца: тоны приглушены. Ритм правильный. Частота пульса 92 в минуту. Артериальное давление 115/75 мм.рт.ст.

Система органов пищеварения: живот правильной формы, мягкий, безболезненный при пальпации во всех отделах. Симптомы раздражения брюшины отрицательные. Нижний край печение не выступает из-под края реберной дуги. Стул кашицеобразный. Мочеиспускание свободное.

СКТ грудной клетки: КТ-картина при сопоставлении с клинико-лабораторными данными соответствует правосторонней сегментарной пневмонии, с высокой вероятностью вирусного характера, с примерным объемом поражения легочной ткани визуально (<25%), не более 5-7%. Степень тяжести КТ-1.

ЭКГ: синусовый ритм. ЧСС 88 в минуту. Нормальное положение ЭОС.

Показатели пациента М. и результаты (в баллах) представлены в таблице.

Был произведен расчет «Вероятность наступления смерти» (ВПР) по формуле:

х= + 17.038*(Паркинсон) + 3.601*(РА)+0.871*(Одышка) + 0.867*(СД) + 0.807*(ЧДД) + 0.621*(ХСН) + 0.537*(Возраст группа) + 0.207*(ХВН) + 0.082*(ГБ,АГ) + 0.069*(ОИМ/ОНМК) - 0.078*(ИБС) - 0.102*(ЖДА) - 0.151*(ХБП) - 0.331*(Рак) - 0.401*(Рак Кишечника) - 0.452*(Почки) - 0.453*(ДНГ) - 0.47*(Температура тела) - 1.445*(Вакцинация) - 1.919*(ПВП) - 3.014*(Боль в мышцах) - 27.997*(Яб12ПК) - 36.019*(ЗНД) - 0.830=0,669

ВПР=1/(1+е^-x)=0,661

Значение 0,661>0,53 - следовательно, у данного пациента высока вероятность наступления смерти.

После расчета уточнен исход заболевания: летальный исход на 16 сутки заболевания.

Таким образом, наступление смерти у данного пациента было предсказано по формуле точно.

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической диагностике. Определяют факторы риска: наличие вакцинации, самостоятельное лечение до госпитализации противовирусными препаратами: Фавипиравир, Триазаверин или Коронавир, наличие боли в мышцах, одышки, затрудненного носового дыхания, диспептических нарушений до госпитализации, наличие в анамнезе: болезни Паркинсона, ревматоидного артрита, сахарного диабета, хронической сердечной недостаточности, хронической венозной недостаточности, гипертонической болезни или артериальной гипертензии, инфаркта миокарда или острого нарушения мозгового кровообращения в анамнезе, ишемической болезни сердца, железодефицитной анемии, хронической болезни почек, онкологического заболевания, онкологического заболевания кишечника, заболевания почек, язвенной болезни двенадцатиперстной кишки. Определяют температуру тела, частоту дыхательных движений и возрастную группу. По балльной системе оценивают каждый показатель. Затем рассчитывают коэффициент вероятности прогнозирования результата по оригинальной формуле. При значении ВПР больше 0,53 - прогнозируют высокую вероятность наступления смерти. Способ позволяет прогнозировать вероятность наступления смерти у больных в возрасте 60 лет и старше с COVID-19, госпитализированных в стационар, позволяет выбрать оптимальный персонализированный подход к лечению больных COVID-19, что позволит избежать развития ситуаций, значимо увеличивающих частоту осложнений, неблагоприятных исходов и больших материальных затрат. 1 ил., 2 табл., 2 пр.

Способ прогнозирования наступления смерти у больных COVID-19 в возрасте 60 лет и старше, включающий определение факторов риска: наличие вакцинации (Вакцинация), самостоятельное лечение до госпитализации противовирусными препаратами: Фавипиравир, Триазаверин или Коронавир (ПВП), наличие боли в мышцах, одышки, затрудненного носового дыхания (ЗНД), диспептических нарушений до госпитализации (ДНГ), наличие в анамнезе: болезни Паркинсона (Паркинсон), ревматоидного артрита (РА), сахарного диабета (СД), хронической сердечной недостаточности (ХСН), хронической венозной недостаточности (ХВН), гипертонической болезни, артериальной гипертензии (ГБ, АГ), инфаркта миокарда/острого нарушения мозгового кровообращения в анамнезе (ОИМ/ОНМК), ишемической болезни сердца (ИБС), железодефицитной анемии (ЖДА), хронической болезни почек (ХБП), онкологического заболевания (Рак), онкологического заболевания кишечника (Рак кишечника), заболевания почек (Почки), язвенной болезни двенадцатиперстной кишки (Яб12ПК), причем отсутствие каждого из указанных факторов оценивают как 0 баллов, а наличие - 1 балл, определяют температуру тела: 0 баллов - нет, 1 балл - 37-37,5°С, 2 балла - 37,6-38,0°С, 3 балла - выше 38,1°С (Температура тела), частоту дыхательных движений (ЧДД): 0 баллов - менее 12, 1 балл - 12-20, 2 балла - более 20 раз в минуту и возрастную группу (Возраст группа): 1 балл - 60-74 лет, 2 балла - 75-89 лет, 3 балла - 90 + лет; расчет прогностического коэффициента ВПР по формуле

ВПР=1/(1+е^-х),

где ВПР - вероятность прогнозирования результата - госпитальная смерть у больных COVID-19,

е - основание натурального логарифма;

х = + 17.038*(Паркинсон) + 3.601*(РА) + 0.871*(Одышка) + 0.867*(СД) + 0.807*(ЧДД) + 0.621*(ХСН) + 0.537*(Возраст группа) + 0.207*(ХВН) + 0.082*(ГБ,АГ) + 0.069*(ОИМ/ОНМК) - 0.078*(ИБС) - 0.102*(ЖДА) - 0.151*(ХБП) - 0.331*(Рак) - 0.401 *(Рак Кишечника) - 0.452*(Почки) - 0.453*(ДНГ) - 0.47*(Температура тела) - 1.445*(Вакцинация) - 1.919*(ПВП) - 3.014*(Боль в мышцах) - 27.997*(Яб12ПК) - 36.019*(ЗНД) - 0.830,

и при значении больше 0,53 - прогнозируют высокую вероятность наступления смерти.