Способ прогнозирования вероятности восстановления слуха через 1 год у пациентов с холестеатомой среднего уха Российский патент 2024 года по МПК A61B6/03 A61B5/103 

Изобретение относится к области медицины, а именно к оториноларингологии и лучевой диагностике, и может быть использовано для прогнозирования вероятности восстановления слуха через 1 год у пациентов с холестеатомой среднего уха (ХСУ).

Основной жалобой пациентов с ХСУ является снижение слуха, что ухудшает качество жизни и социальную адаптацию. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) заболевание представляет собой серьезную проблему в связи с высокими экономическими затратами системы здравоохранения (Mendonca L., Santos C.F., Gentil F. et al. On the hearing effects of a cholesteatoma growing: A biomechanical study. Proc Inst Mech Eng H. 2022;236(1):72-83). Профилактика и диагностика ХСУ на ранних стадиях помогут снизить эти расходы.

По данным литературы в мире ежегодная заболеваемость холестеатомой составляет 3 на 100 000 у детей и 9,2 на 100 000 у взрослых с преобладанием мужчин 1,4:1. Распространенность ХСУ в популяции в России составляет 0,01% (Гаров Е.В., Гарова Е.Е. Современные принципы диагностики и лечения пациентов с хроническим гнойным средним отитом. РМЖ. 2012; 27:1355). ХСУ представляет собой массу, состоящую из многослойного ороговевающего плоского эпителия и субэпителиальной соединительной ткани, для которой характерно прогрессирующее накопление кератина.

Золотым стандартом диагностики заболевания является магнитно-резонансная томография (МРТ) височных костей в режиме non-EPI DWI. Данный метод используется для послеоперационного контроля пациентов и позволяет избежать повторной операции через год после первичного вмешательства (second-look). Также не менее важным исследованием является компьютерная томография (КТ) височных костей, которая позволяет оценить наличие деструкции подлежащих костных структур и цепи слуховых косточек, является хирургической картой. Частота встречаемости деструкции цепи слуховых косточек при ХСУ составляет 30-50% (Kalman J., Horvath T., Danos K. et al. Primary ossiculoplasties provide better hearing results than revisions: a retrospective cohort study. Eur Arch Otorhinolaryngol. 2023;280(7):3177-3185). Для реконструкции слуховой цепи (оссикулопластики) во время операции используются различные материалы, предпочтение отдается аутоматериалам и протезам из титана.

Единственным методом лечения заболевания является хирургический. В России техники оперативного вмешательства подразделяются на мастоидэктомию с сохранением задней стенки наружного слухового прохода (НСП) и мастоидэктомию со снятием задней стенки НСП (Клинические рекомендации РФ по хроническому среднему отиту 2021 г.).

В 2017г. Европейская академия отологии и нейроотологии совместно с Японским отологическим обществом (EAONO/JOS) представили консенсусные рекомендации по определению, классификации и стадиям ХСУ (Yung M., Tono T., Olszewska E. et al. EAONO/JOS joint consensus statements on the definitions, classification and staging of middle ear cholesteatoma. J Int Adv Otol. 2017; 13:1-8). В литературе сообщается о применении данной классификации для прогнозирования аудиологических результатов. Сохранность суперструктуры стремени и низкая стадия EAONO/JOS были благоприятными прогностическими факторами для результатов оссикулопластики с частичной реконструкцией косточек при первичной холестеатоме ненатянутой части барабанной перепонки (БП) (Fukuda A., Morita S., Nakamaru Y. et al. Short-Term Hearing Prognosis of Ossiculoplasty in Pars Flaccida Cholesteatoma Using the EAONO/JOS Staging System. J Int Adv Otol 2019;15(1):2-7). Поиск скрининговых методов прогнозирования восстановления слуха после первичной операции по поводу ХСУ не только актуален, но и необходим. Данный инструмент позволит проводить предоперационное консультирование по поводу необходимости подбора слухового аппарата после операции, либо кохлеарной имплантации.

Аналоги

Единственным наиболее близким к заявленному способу по совокупности признаков является способ прогнозирования степени потери слуха в отохирургии при хроническом среднем отите (RU 2521846 С1), который основан на балльной оценке по следующим критериям: длительность воспалительного процесса, возраст, степень проходимости слуховой трубы, локализация и размер перфорации барабанной перепонки, степень деструкции слуховых косточек и костных структур, степень утолщения слизистой оболочки барабанной полости (мукозита), степень подвижности барабанной перепонки, оценка порогов по воздушной проводимости, костно-воздушного интервала на речевых частотах при тональной пороговой аудиометрии, вид тугоухости при тональной и компьютерной аудиометрии, степень бактериальной обсемененности слизистой оболочки, вид возбудителя ушного отделяемого из барабанной полости и антрума, результат рентгенотомографии пирамиды височной кости, проявление симптомов вестибулярной дисфункции, проявление симптомов патологии носа, носоглотки и околоносовых пазух, проявление симптомов аллергии у пациента, вид и объем ранее проведенной реконструктивно-санирующей хирургии среднего уха; вид и объем планируемой реконструктивно-санирующей отохирургии.

Полученные баллы суммируют и при сумме баллов меньше или равной 25-ти делают вывод о благоприятном прогнозе результата отохирургии по слуховой функции, а при сумме баллов, больше 25-ти – о неблагоприятном прогнозе.

Однако, параметры, используемые в балльной системе, требуют наличия современного оборудования и лаборатории для проведения бактериологического исследования. Метод не позволяет уточнить распространенность процесса, а также не учитывается важный функциональный показатель - сохранность суперструктуры стремени. К тому же, система содержит большое количество критериев, потому возможны трудности в рутинном ее применении.

Настоящее изобретение направлено на решение проблемы прогнозирования восстановления слуха через 1 год у пациентов, которым планируется проведение операции по поводу первичной ХСУ, что является техническим результатом изобретения.

Патентуемый способ прогнозирования вероятности восстановления слуха через 1 год у пациентов с ХСУ включает определение факторов риска: Сохранность суперструктуры стремени, Стадия, Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ и Длительность анамнеза >5 лет, причем отсутствие каждого из указанных факторов оценивают как 0 баллов, а наличие - 1 балл, с учетом показателей Стадии: 1 стадия - 1 балл, 2 стадия - 2 балла, 3 стадия - 3 балла;

расчет прогностического коэффициента ВПР по формуле

ВПР = 1/(1+ e^-X), где:

где ВПР - вероятность прогнозирования результата – Восстановление слуха через 1 год,

X = + 1.517×(Сохранность суперструктуры стремени) - 0.303×(Стадия) - 1.01× (Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ) - 1.377× (Длительность анамнеза >5 лет) + 1.053;

е - основание натурального логарифма;

и при значении ВПР большем 0,44 – прогнозируют высокую вероятность восстановления слуха через 1 год.

Прогнозирование позволит снизить степень риска невосстановления слуха через 1 год с помощью мер по диагностике ХСУ на более ранней стадии и рационально распределить ресурсы здравоохранения для послеоперационного лечения пациентов со снижением слуха (слухопротезирование/кохлеарная имплантация).

Для построения модели прогнозирования вероятности восстановления слуха через 1 год был использован алгоритм машинного обучения – многофакторная бинарная логистическая регрессия (МЛР, Multifactorial Logistic Regression – MLR). Оценку качества построенной модели: точности, специфичности и чувствительности проводили с помощью ROC-AUC анализа. Статистический анализ результатов был проведен средствами языка программирования Питон (Python 3.11). Для расчетов использовались встроенные функции из модулей Statsmodels, Sklearn и Scipy.

Расчетная формула создана на основе данных, полученных с 2016 по 2020 гг., на базе кафедры оториноларингологии ФГБОУ ДПО PMAHПO Минздрава России в ФБУ ЦКБ Гражданской авиации.

Способ прогнозирования высокой вероятности восстановления слуха через 1 год осуществляется за счет учета данных:

1) Сохранность суперструктуры стремени (0 – нет, 1 – есть);

2) Стадия (1 – 1 стадия, 2 – 2 стадия, 3 – 3 стадия);

3) Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ (0 – нет, 1 – есть);

4) Длительность анамнеза >5 лет (0 – нет, 1 – есть).

Вышеуказанные показатели берутся на основе данных компьютерной томографии (КТ) височных костей и медицинской карты пациента. Ниже приведен рекомендуемый протокол КТ для точной оценки показателей:

Режим сканирования спиральный Толщина среза 0,625 мм Угол наклона Гентри 0 Поле исследования 73 мм Напряжение 140 кВ Сила тока 280 мА Окно реконструкции костное

Далее рассчитывают прогностическую вероятность восстановления слуха через 1 год у больных с первичной ХСУ по формуле:

ВПР = 1/(1+ e^-X) (1), где:

где ВПР - вероятность прогнозирования результата – Восстановление слуха через 1 год,

X = + 1.517×(Сохранность суперструктуры стремени) - 0.303× (Стадия) - 1.01× (Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ) - 1.377× (Длительность анамнеза >5 лет) + 1.053;

е - основание натурального логарифма;

и при значении ВПР большем 0,44 – прогнозируют высокую вероятность восстановления слуха через 1 год, а при значении ВПР меньше или равном 0,44 - вероятность восстановления слуха через 1 год маловероятна.

Показатели: Сохранность суперструктуры стремени – наличие (1 балл)/отсутствие (0 баллов); Стадия (1 балл – 1 стадия, 2 балла – 2 стадия, 3 балла – 3 стадия), Вовлеченность сосцевидного отростка - по данным КТ (1 балл)/отсутствие (0 баллов), Длительность анамнеза >5 лет (1 балл)/отсутствие (0 баллов) по данным медицинской карты пациента.

Качество прогнозирования вероятности восстановления слуха через 1 год при использовании способа подтверждается следующими значениями метрик: точность (accuracy) – 75.8% [63.6; 87.9]%, специфичность (specificity) – 76.9% [62.5; 89.7]%, чувствительность (sensitivity) – 71.4% [40.0; 100.0]%.

Дополнительно был сделан расчет точности модели предсказания «Восстановление слуха через 1 год» по методу ROC AUC. Точность по методу ROC AUC составляет 79.4% [56.4; 97.8]%, что говорит о хорошем качестве полученной модели.

Данным способом в ФБУ ЦКБ Гражданской авиации были обследованы 140 пациентов с диагнозом: «Холестеатома среднего уха». Из них у 26 пациентов через 1 год восстановлен слух, и у 114 пациентов слух через 1 год не восстановлен.

Отсутствие восстановления слуха было диагностировано на основании тональной пороговой аудиометрии по показателям среднее значение воздушной проводимости и костно-воздушного интервала.

Оценка вероятности восстановления слуха через 1 год позволит прогнозировать и предотвратить ухудшение слуха после операции по поводу ХСУ, находящихся в группе риска, путем проведения предоперационного консультирования, заранее подготовиться к необходимости использования слухового аппарата или установке кохлеарного импланта после оперативного лечения, рационально перераспределить экономические и лечебные ресурсы.

Существо изобретения поясняется на фигуре. На фиг. 1 показано нахождение «точки отсечения» между чувствительностью и специфичностью в ROC анализе.

Изобретение поясняется подробным описанием, таблицами, клиническими примерами и иллюстрацией, на которой изображено нахождение «оптимальной точки отсечения» (Cut-off) между чувствительностью и специфичностью в ROC анализе (фиг. 1). Расчет значения Cut-off (оптимальный порог отсечения) проводился на основе анализа ROC-AUC. Для того, чтобы добиться одновременно максимальных значений чувствительности и специфичности построенной модели, был построен график Cut-off. На этом графике можно оценить оптимальный порог отсечения – это значение вероятности восстановления слуха через 1 год у пациентов с ХСУ, в которой значение чувствительности и специфичности модели достигают максимальных значений.

Доказательства возможности использования выражения (1) для прогнозирования вероятности восстановления слуха через 1 год ретроспективно показано с использованием описанных клинических примеров.

Клинические примеры

Пример №1

Пациент А., мужчина, 65 лет. Обратился в больницу в ноябре 2019 г. с жалобами на периодическое отделяемое из правого уха, снижение слуха на правое ухо.

Таблица 1. Показатели пациента А. для расчета по формуле (1)

показатель Стадия Сохранность суперструктуры стремени Длительность анамнеза >5 лет Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ значения 2 1 1 0

Был проведен расчет на основании данных таблицы 1 по формуле (1):

X = + 1.517× (Сохранность суперструктуры стремени) - 0.303× (Стадия) - 1.01× (Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ) - 1.377× (Длительность анамнеза >5 лет) + 1.053 = + 1.517× (1) - 0.303× (2) - 1.01× (0) - 1.377× (1) + 1.053 = 0,587,

ВПР = 1/(1+е ^-Х) = 0,643.

Значение 0,643 более установленного условия 0,44 - следовательно, у данного пациента высокая вероятность восстановления слуха через 1 год. Значения Х и ВПР при расчете в примере были округлены до 3 знака после запятой для удобства восприятия расчетов.

Через год после операции пациент А. приглашен для контрольного обследования. Пациент удовлетворен результатами хирургического лечения; жалоб нет. При осмотре: в правом ухе визуализирована целостная неотимпанальная мембрана, ретракции/перфорации не выявлено. Данные аудиометрии до операции: Правосторонняя смешанная тугоухость 3-4 степени. Среднее значение порогов воздушной проводимости - 71,25 дБ, костно-воздушный интервал (КВИ) - 23,75 дБ. При контрольной аудиометрии через 1 год: Правосторонняя смешанная тугоухость 2 степени. Среднее значение порогов воздушной проводимости - 51,25 дБ, КВИ - 17,50 дБ. Пациент А. через три года после операции повторно прошел контрольное обследование. При отомикроскопии - без изменений. При осмотре пациентка жалоб не предъявляет. При контрольной аудиометрии, проведенной через 3 года после операции, ухудшения слуха не выявлено, правосторонняя смешанная тугоухость 2 степени. КВИ - 16,25 дБ.

Заключение: восстановление слуха через 1 год у данного пациента было предсказано по формуле точно.

Пример №2

Пациентка Л., женщина, 58 лет. Обратилась в больницу в августе 2020 года с жалобами на снижение слуха на левое ухо, периодические обострения отита.

Таблица 2. Показатели пациентки Л. для расчета по формуле (1)

показатель Стадия Сохранность суперструктуры стремени Длительность анамнеза >5 лет Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ значения 1 1 0 1

Был проведен расчет на основании данных таблицы 2 по формуле (1):

X = + 1.517× (Сохранность суперструктуры стремени) - 0.303× (Стадия) - 1.01× (Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ) - 1.377× (Длительность анамнеза >5 лет) + 1.053 = + 1.517× (1) - 0.303× (1) - 1.01× (1) - 1.377× (0) + 1.053 = 1,257,

ВПР = 1/(1+е ^-Х) = 0,779.

Значение 0,779 > 0,23 - следовательно, у данного пациента высокая вероятность восстановления слуха через 1 год. Значения Х и ВПР при расчете в примере были округлены до 3 знака после запятой для удобства восприятия расчетов.

Через год после операции пациентка Л. приглашена для контрольного обследования. Пациентка удовлетворена результатами хирургического лечения; жалоб нет. При осмотре: в левом ухе визуализирована целостная неотимпанальная мембрана, ретракции/перфорации не выявлено. Данные аудиометрии до операции: Левосторонняя смешанная тугоухость 4 степени. Среднее значение порогов воздушной проводимости - 81,25 дБ, КВИ - 26,25 дБ. При контрольной аудиометрии через 1 год: Левосторонняя смешанная тугоухость 2 степени. Среднее значение порогов воздушной проводимости - 53,80 дБ, костно-воздушный интервал (КВИ) - 12,50 дБ. Пациентка Л. через три года после операции повторно прошла контрольное обследование. При отомикроскопии - без изменений. При осмотре пациентка жалоб не предъявляет. При контрольной аудиометрии, проведенной через 3 года после операции, ухудшения слуха не выявлено, левосторонняя смешанная тугоухость 2-3 степени. КВИ - 18,75 дБ.

Заключение: восстановление слуха через 1 год у данной пациентки было предсказано по формуле точно.

Пример №3

Пациентка К., женщина, 60 лет. Обратилась в больницу с жалобами на снижение слуха на левое ухо, периодические выделения из левого уха.

Таблица 3. Показатели пациентки К. для расчета по формуле (1)

показатель Стадия Сохранность суперструктуры стремени Длительность анамнеза >5 лет Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ значения 2 0 1 1

Был проведен расчет на основании данных таблицы 3 по формуле (1):

X = + 1.517× (Сохранность суперструктуры стремени) - 0.303× (Стадия) - 1.01× (Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ) - 1.377× (Длительность анамнеза >5 лет) + 1.053 = + 1.517×(0) - 0.303×(2) - 1.01×(1) - 1.377×(1) + 1.053 = -1,940,

ВПР = 1/(1+е ^-Х) = 0,126.

Значение 0,126 < 0,44 - следовательно, у данного пациента низкая вероятность восстановления слуха через 1 год. Значения Х и ВПР при расчете в примере были округлены до 3 знака после запятой для удобства восприятия расчетов.

Через год после операции пациентка К. приглашена для контрольного обследования. Пациентка предъявляет жалобы на отсутствие улучшения слуха на левое ухо. При осмотре: послеоперационная полость слева полностью визуализирована, эпидермизирована, неотимпанальная мембрана целостная, ретракции/перфорации не выявлено. Данные аудиометрии до операции: Левосторонняя смешанная тугоухость 3 степени. Среднее значение порогов воздушной проводимости - 65,00 дБ, КВИ - 32,50 дБ. При контрольной аудиометрии через 1 год: Левосторонняя смешанная тугоухость 3 степени. Среднее значение воздушной проводимости - 65,00 дБ, КВИ - 27,50 дБ. Пациентка К. через три года после операции повторно прошла контрольное обследование. При отомикроскопии - без изменений. Жалобы прежние. При контрольной аудиометрии, проведенной через 3 года после операции, улучшения слуха не выявлено, левосторонняя смешанная тугоухость 3 степени. КВИ - 25,00 дБ, среднее значение порогов воздушной проводимости - 62,50 дБ.

Заключение: отсутствие восстановления слуха через 1 год у данной пациентки было предсказано по формуле точно.

Пример №4

Пациент С., мужчина, 34 года. Обратился в больницу с жалобами на снижение слуха справа, выделения из правого уха.

Таблица 4. Показатели пациента С. для расчета по формуле (1)

показатель Стадия Сохранность суперструктуры стремени Длительность анамнеза >5 лет Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ значения 3 0 1 1

Был проведен расчет на основании данных таблицы 4 по формуле (1):

X = + 1.517× (Сохранность суперструктуры стремени) - 0.303× (Стадия) - 1.01× (Вовлеченность сосцевидного отростка по данным КТ) - 1.377× (Длительность анамнеза >5 лет) + 1.053 = + 1.517× (0) - 0.303× (3) - 1.01× (1) - 1.377× (1) + 1.053 = -0,726,

ВПР = 1/(1+е ^-Х) = 0,326.

Значение 0,326 < 0,44 - следовательно, у данного пациента низкая вероятность восстановления слуха через 1 год. Значения Х и ВПР при расчете в примере были округлены до 3 знака после запятой для удобства восприятия расчетов.

Через год после операции пациент С. приглашен для контрольного обследования. Пациент предъявляет жалобы на отсутствие улучшения слуха на правое ухо. При осмотре: послеоперационная полость справа полностью визуализирована, эпидермизирована, неотимпанальная мембрана целостная, ретракции/перфорации не выявлено. Данные аудиометрии до операции: Левосторонняя смешанная тугоухость 4 степени. Среднее значение порогов воздушной проводимости - 62,50 дБ, КВИ - 30,00 дБ. При контрольной аудиометрии через 1 год: Левосторонняя смешанная тугоухость 4 степени. Среднее значение порогов воздушной проводимости - 71,25 дБ, КВИ - 28,75 дБ. Пациентка К. через три года после операции повторно прошел контрольное обследование. При отомикроскопии - без изменений. Жалобы прежние. При контрольной аудиометрии, проведенной через 3 года после операции, улучшения слуха не выявлено, левосторонняя смешанная тугоухость 4 степени. Среднее значение порогов воздушной проводимости - 75,00 дБ, КВИ - 28,75 дБ.

Заключение: отсутствие восстановления слуха через 1 год у данного пациента было предсказано по формуле точно.

Предложенный способ прогнозирования вероятности восстановления слуха через 1 год у больных с первичной ХСУ позволяет осуществить прогноз вероятности восстановления слуха через 1 год в зависимости от анамнеза пациента, проведенного дооперационного обследования (КТ височных костей) обеспечить достижение технического результата изобретения.

Использование в клинической практике способа позволяет выбрать оптимальный (и персонализированный) метод лечения больных с первичной ХСУ, тем самым позволит спрогнозировать необходимость вторым этапом проведения оссикулопластики (установки протеза слуховых косточек), использования после операции слухового аппарата, рекомендации кохлеарной имплантации, тем самым позволит рационально перераспределить экономические и лечебные ресурсы.

Изобретение относится к области медицины, а именно к оториноларингологии и лучевой диагностике, и может быть использовано для прогнозирования вероятности восстановления слуха через 1 год у пациентов с холестеатомой среднего уха (ХСУ). Проводят КТ височных костей, оценивают сохранность суперструктуры стремени и вовлеченность сосцевидного отростка. Вычисляют прогностический коэффициент ВПР. Если ВПР больше, чем 0,44, то определяют высокую вероятность восстановления слуха через 1 год. Способ обеспечивает возможность прогнозирования вероятности восстановления слуха через 1 год у пациентов с ХСУ за счет определения прогностических показателей. 1 ил., 4 табл., 4 пр.

Способ прогнозирования вероятности восстановления слуха через 1 год у пациентов с холестеатомой среднего уха, заключающийся в том, что проводят КТ височных костей, оценивают сохранность суперструктуры стремени и вовлеченность сосцевидного отростка, вычисляют прогностический коэффициент ВПР по формуле ВПР = 1/(1+ e^-X),

где X = 1.517×(Сохранность суперструктуры стремени) - 0.303×(Стадия) - 1.01×(Вовлеченность сосцевидного отростка) - 1.377×(Длительность анамнеза >5 лет) + 1.053, где

«Сохранность суперструктуры стремени» принимает значение 0, если сохранность суперструктуры отсутствует, принимает значение 1, если присутствует;

«Стадия» принимает значение 1 при 1 стадии холестеатомы, 2 – при 2 стадии, 3 – при 3 стадии;

«Вовлеченность сосцевидного отростка» принимает значение 0, если вовлеченность сосцевидного отростка не выявлена, принимает значение 1, если выявлена;

«Длительность анамнеза >5» принимает значение 0, если длительность анамнеза больше 5 лет, принимает значение 1, если нет,

и если ВПР больше, чем 0,44, то определяют высокую вероятность восстановления слуха через 1 год.