Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 12
1.1 Факторы риска развития и патогенетические аспекты РН .12
1.2 Современная классификация и клинические проявления РН 21
1.3 Применение методов цифрового морфометрического анализа в диагностике активных стадий РН 24
1.4 Морфометрический анализ в оценке эффективности лечения активных стадий РН 31
1.5 Резюме 35
ГЛАВА 2. Материалы и методы 36
2.1 Общая характеристика клинического материала 36
2.2 Методы офтальмологического исследования .37
2.3 Цифровая морфометрия ретинальных сосудов 39
2.4 Статистическая обработка результатов исследования 41
ГЛАВА 3. Методика определения диагностически значимых сегментов ретинальных сосудов для цифрового морфометрического анализа
3.1 Морфометрический анализ ретинальных сосудов для определения прогностических количественных характеристик 44
3.2 Математическая регрессионная модель оценки риска прогрессирования активной РН .52
3.3 Резюме .57
ГЛАВА 4. Результаты прогностического морфометрического анализа I – III активных стадийретинопатии недоношенных .58
4.1 Результаты морфометрического анализа при I стадии РН
с благоприятным и неблагоприятным типами течения 60
4.2 Результаты морфометрического анализа при II стадии РН
с благоприятным и неблагоприятным типами течения 74
4.3 Результаты морфометрического анализа при III стадии РН
с благоприятным и неблагоприятным типами течения 87
4.4 Резюме 100
ГЛАВА 5. Результаты диагностического морфометрического мониторинга после лазерного хирургического лечения активной ретинопатии недоношенных 102
5.1 Результаты морфометрического динамического мониторинга при регрессе II стадии активной РН после ЛКС 105
5.2 Результаты морфометрического динамического мониторинга при регрессе III стадии активной РН после ЛКС 113
5.3 Результаты динамического морфометрического анализа при прогрессировании III стадии РН ЛКС 123
5.4 Результаты динамического морфометрического мониторинга после витрэктомии при прогрессировании РН после ЛКС 129
5.5 Резюме 134
Заключение 136
Выводы 151
Практические рекомендации 153
Список сокращений 156
Список литературы
- Современная классификация и клинические проявления РН
- Цифровая морфометрия ретинальных сосудов
- Математическая регрессионная модель оценки риска прогрессирования активной РН
- Результаты динамического морфометрического анализа при прогрессировании III стадии РН ЛКС
Современная классификация и клинические проявления РН
На основании данных исследования CRYO-ROP (Multicentral - Trial of Crioterapy for Retinopathy of Prematurity) частота развития РН из числа новорожденных с массой тела 1250-1500 г составляет 50%, у детей с массой тела 1000-1250 г выявляется в 65,8% случаев, в группе детей с экстремально низкой массой тела приближается к 82%. Прогрессирование до тяжелых стадий патологического процесса наблюдается у 10% недоношенных с РН [150].
Частота заболеваемости РН варьирует в зависимости от региона и уровня социально-экономического развития, значительно увеличиваясь в странах со средним и низким уровнем доходов. При обширном проспективном исследовании в Швеции детей с гестационным возрастом менее 27 недель РН зарегистрирована в 73%, из них тяжелые стадии выявлены у 35% недоношенных. Согласно литературным данным, развитие РН в Норвегии регистрировалось у 33% детей, рожденных ранее 28 недель гестации, в Бельгии - у 26% соответственно. В исследовании, проведенном среди младенцев, рожденных с гестационным сроком менее 29 недель в Австралии и Новой Зеландии, выявлено, что уровень развития тяжелых стадий РН составил 10%. В перинатальных центрах Австрии и Финляндии РН ранжировалась у 16% и 5-10% недоношенных детей соответственно. Исходя из результатов обследования, проведенных в Бразилии, среди преждевременно рожденных младенцев с гестационным сроком менее 32 недель на момент рождения и/или массой тела менее 1500 г заболеваемость РН составила 44,5% случаев. Распространенность РН в странах Латинской Америки доходит до 82% [46,49,61,88,127,180,189].
Заболеваемость РН в Российской Федерации варьирует от 9,4 до 37,4% у недоношенных детей группы риска, которую составляют новорожденные, родившиеся в сроки до 35 недель беременности с массой тела менее 2500 г. У младенцев, рожденных с массой тела менее 1000 , развитие данной патологии достигает 88-95%. Тяжелые формы РН, приводящие к слепоте и, таким образом, к снижению социальной адаптации, наблюдаются у 10-16% недоношенных детей с РН [10,16,39,40,42].
Уровень развития слепоты вследствие РН варьирует широких пределах, составляя в рзвитых странах 6-18% и достигая 40-60% развивающихся, с низким уровнем неонатальной помощи [71].
На сегодняшний день известно более 50 факторов риска развития РН, разделяющихся на нтра- и постнатальные. [1,52,82]. Доказано, что основными факторами риска развития данного заболевания являются гестационный возраст, на котором произошли преждевременные роды, и масса тела при рождении. При более низких этих показателях выше вероятность развития РН более тяжелое течение патологического процесса [45,54,100,147]. В группе детей с массой тела до 1500 г РН наблюдается в 19-47% случаев, с массой тела до 1000 г - в 54-72%, с массой тела при рождении до 750 г достигает 90%. При обследовании 4000 младенцев с массой тела менее 1250 г выявлена закономерность снижения риска неблагоприятного исхода на 27% пи увеличении массы при рождении на каждые 100 г. Наблюдается увеличение частоты развития РН при малом сроке гестации. При сроке гестации 28-32 недель РН встречается у 12-29% недоношенных младенцев, менее 28 недель - у 30-40% [157,184].
Огромное значение играет такой фактор как степень асфиксии в родах (оценка по шкале Апгар), поскольку подавляющее ольшинство недоношенных детей рождаются с асфиксией средней и тяжелой степени. При гипоксии средней степени тяжести на первой минуте оценка составляет 4-6 баллов, а при тяжелой - 0-3 балла. При более низкой оценке по шкале Апгар на первой минуте значительно повышается риск развития тяжелых форм РН [74].
У большинства недоношенных детей с РН наблюдается бронхолегочная дисплазия, пневмопатии, кардио-респираторный дистресс-синдром, развитие которого связано с низкой стойкостью сурфактанта, образующегося на 22-24 неделе гестации [70,153]. В первые несколько часов жизни признаки респираторных расстройств наблюдаются у всех недоношенных с РН. Около 50% детей, подверженных РН, была выполнена дыхательная реанимация с последующей длительной искусственной вентиляцией легких (ИВЛ) для поддержания нормальных уровней газов крови. У 50,7% новорожденных с активными стадиями РН ИВЛ проводилась более 10 суток [38]. По различным данным, синдром дыхательных расстройств имеют 52,1%, приступы апноэ - до 50% детей, в периоде новорожденности 60% отмечалась пневмония, 16 % -бронхолегочная дисплазия (БЛД ) [17,131].
Использование кислорода для лечения респираторного дистресс синдрома и бронхолегочной дисплазии у недоношенных уже давно ассоциируется с РН. K. Campbeell в 1951 году впервые предположил наличие связи развития РН с гипероксигенацией [58], что было подтверждено ряде опубликованных позднее исследований [59,87,126,194]. Принятые меры, направленные на ограничение оксигенотерапии недоношенных новорожденных, позволили резко снизить частоту развития РН [106], но, впоследствии, привели к росту смертности и увеличению частоты и тяжести поражения центральной нервной системы (ЦНС) (церебральные параличи, спастические гемиплегии). С 70-х годов XX века частота развития РН значительно увеличилась связи с совершенствованием техники выхаживания недоношенных детей и применением ИВЛ [89,162].
Цифровая морфометрия ретинальных сосудов
Биомикроскопия осуществлялась на щелевой лампе Takai SM-2N (Japan). Прямая офтальмоскопия производилась при помощи офтальмоскопа фирмы «Keller» (England). Обратная бинокулярная офтальмоскопия выполнялась при помощи налобного офтальмоскопа Omega-200 (Heine, Germany) и линзой +20,0 дптр. Биометрия производилась на биометре Tomey AL-3000 (Japan). Кератометрия выполнялась на авторефрактометре Topcon KR 7100. Определение диаметра роговицы осуществлялось посредством кератометра КМ-1 (Россия).
Цифровая ретиноскопия осуществлялась посредством использования широкопольной цифровой ретинальной педиатрической видеосистемы «RetCam-3» (Massie Research Laboratores Inc, Dublin, CA). Методика исследования основана на захвате изображений фундус-камерой и выведении цветного изображения на монитор компьютера в режиме реального времени с функцией архивирования цифровых фотографий в азе данных и возможностью удаленного доступа через интернет. Видеосистема «RetCam-3» имеет сменные контактные линзы-насадки с различным углом обзора: , 120 , 80 и 30 . Линзы 130 и 120 обеспечивают возможность осмотра крайней периферии сетчатки, включая зубчатую линию, а линзы с углом обзора 80 и 30 незаменимы для детального изучения структур сетчатки. Продолжительность обследования составляет не более 4-5 минут.
При проведении цифровой ретиноскопии фиксация изображений глазного дна производилась соблюдением специального алгоритма, обеспечивающего условия для дальнейшего высокоточного количественного морфометрического анализа структур сетчатки.
На каждом этапе динамического мониторинга осуществлялась фоторегистрация 7 полей-окружностей глазного дна: 1) центральное поле, включающее себя макулярную зону, ДЗН и сосудистые аркады; 2) темпоральное поле, захватывающее макулярную зону с назальной стороны и зубчатую линию с височной; 3) назальное поле, охватывающее ДЗН с одной стороны и зубчатую линию с назального сегмента; 4) верхнетемпоральное поле; 5) верхненазальное оле; 6) нижнетемпоральное поле; 7) нижненазальное поле.
Особое внимание уделялось оптимальной освещенности поверхности сетчатки и максимально точной фокусировке камеры, обеспечивающей максимальную визуализацию ретинальных сосудов, включая периферические участки непосредственно перед аваскулярной зоной.
Ультразвуковое -сканирование проводилось с целью оценки изменений со стороны сетчатки и стекловидного тела в случаях прогрессирования РН после проведения лазерной коагуляции сетчатки.
Четкие и достаточно освещенные цифровые изображения центральных и периферических отделов сетчатки, выполненные посредством ретинальной камеры «KetCam-і» с линзой 130 в формате BMF, подвергались морфометрическому анализу при помощи оригинального программного обеспечения «ROP-MORPHOMETRY», разработанного в Калужском филиале «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009613950 от 24.07.2009).
В разработанной компьютерной программе реализован метод трехмерного моделирования поверхности сетчатки, в основе которого лежит наложение двухмерных цифровых изображений глазного дна на поверхность виртуальной сферы с учетом свойств преломляющих сред глаза (рисунок 1).
Принцип работы программы построен на использовании криволинейных отрезков на сфере, соединяющих между собой располагающиеся на ней точ ки по кра тчайшему пути. Указанный отрез ок всегда является частью большой окружности, его радиус и центр такие же как у сферы, а концы дуги совпадают с начальной и конечной точкой данного отрезка [28].
При помощи программного обеспечения «ROP-MOPHOMETRY» в рамках данного диссертационного исследования определялись следующие количественные характеристики сетчатки:
Диаметр ретинальных сосудов определялся методом расчета длины отрезка, проходящего через центр сосуда и соединяющего крайние точки на его границе (рисунок 2). Прямолинейный отрезок задаётся двумя радиус-векторами A и B. Соединяющая их дуга лежит в плоскости AOB, располагается на поверхности сферы и имеет её радиус R. Таким образом длина дуги L выражается формулой: L = a-R = AB-R = R- arccosА в.
Коэффициент извитости ретинальных артерий (k) определялся посредством построения произвольной кривой, описывающей измеряемый сегмент сосуда, состоящей из отдельных радиус-векторов (рисунок 3). После чего производился автоматический расчет отношения суммарной длины всех векторов к длине прямолинейного отрезка, соединяющего начальную и конечную точку измеряемого участка. Методика расчета извитости кривой выражается формулой:
Статистическая обработка полученных в ходе исследования данных проводилась с использованием пакета программ STATISTICA 6.0 («StatSoft», USA). Для характеристики показателей вариационных рядов были использованы следующие характеристики: средние значение (M), среднее квадратическое отклонение (), а уровень значимости (p) при проверке статистических гипотез составлял менее 0,05. При статистической обработке данных каждого вариационного ряда на соответствие их нормальному распределению были использованы критерии Колмогорова-Смирнова, Шапиро-Уилка и д Агостино. Для выявления различий между показателями различных группах был выбран непараметрический критерий серий Вальда-Вольфовица для двух независимых групп. Для анализа повторных изменений был выбран непараметрический критерий ANOVA Фридмана для двух зависимых групп.
При построении математической прогностической модели определялись числовые показатели диаметра ретинальных судов, построена корреляционная матрица. На основе полученных результатов построена регрессионная линейная модель, оэффициенты были определены посредством пошагового анализа (Forward stepwise).
Для оценки качества диагностического морфометрического анализа применялся ROC-анализ (Receiver Operator Characteristic). Статистическая обработка данных выполнена с использованием пакетов прикладных программ SAS JMP 11 и MS Excel 2016.
Для анализа взаимосвязи между чувствительностью и специфичностью диагностического метода использовалась ROC-кривая. Количественную интерпретацию ROC отражает показатель AUC (Area Under ROC Curve), величина которого может варьировать от 0,5 (отсутствие информативности диагностического показателя) до 1,0 (максимальный уровень информативности). На основе общеизвестной классификации ходе исследования применялась экспертная шкала уровней информативности метода в зависимости от величины показателя: отличное (AUC0,9), очень хорошее (0,9 AUC0,8), хорошее (0,8 AUC0,7), среднее (0,7 AUC0,6), неудовлетворительное (0,6 AUC0,5) [177].
Математическая регрессионная модель оценки риска прогрессирования активной РН
Целью следующего этапа исследования была дальнейшая статистическая обработка данных для объективного определения наиболее диагностически значимых сегментов ретинальных артерий и вен из выявленного на предыдущем этапе набора данных, включающего в себя 5 различных сегментов сосудов, располагающихся на протяжении от границы ДЗН до аваскулярной зоны сетчатки. Это обусловило необходимость разработки математической прогностической модели на основе количественных морфометрических показателей диаметра центральных и периферических сосудов сетчатки.
Для разработки математической модели использовали метод логистической регрессии. Зависимая переменная имела две градации: 0 – наблюдается самопроизвольный регресс РН, 1 – наблюдается дальнейшее прогрессирование патологического процесса. Информация о течении заболевания получена при динамическом обследовании пациентов через 7 суток после выявления активной стадии заб олевания, как описано в предыдущем разделе настоящей главы. Для оценки корреляционных связей между независимыми переменными, изначально выбранными для построения прогностической модели, была построена корреляционная матрица (таблица 4). Таблица 4 – Корреляционная матрица оценки риска прогрессирования РН Di D2 D3 D4 D5 Di 1 0,26 0,91 0,09 0,81 - p=0,064 p=0,00 p=0,552 p=0,000 D2 0,26 1 0,23 0,12 0,24 p=0,064 - p=0,113 p=0,388 p=0,091 D3 0,91 0,23 1 0,11 0,83 p=0,00 p=0,l 13 - p=0,454 D4 0,09 0,12 0,11 1 0,11 p=0,552 p=0,388 p=0,454 - p=0,466 D5 0,81 0,24 0,83 0,11 p=0,000 p=0,091 p=0,000 p=0,466 Выявлена высокая статистически значимая связь между D1 и D5. D2 и D4 являются независимыми переменными. Вследствие этого были построены несколько логистических регрессионных (logit) моделей, включающих в себя следующий набор переменных: 1). D1, D2, D4; 2). D2, D3, D4; 3). D2, D4, D5 В первом случае logit модель оказалась недостоверной. Из двух оставшихся случаев была выбрана модель, в к оторой было достигнуто максимальное значение функции правдоподобия: 2,3566 при p 0,001. Коэффициенты в уравнении логистической регрессии для D2, D4, D5 равны соответственно: В 2 = -0,0197, В4 = -0,672, В5 = 5,491. Величина коэффициента переменной D5 говорит о наибольшем влиянии данного параметра на величину предсказываемого значения. Уравнение логистической регрессии: Y = exp (B0 + B2D2 + B4D4 + B5D5) / 1 + (B0 + B2D2 + B4D4 + B5D5) B0 = - 319.561
Характер зависимости вероятности прогрессирования активных стадий РН при анализе количественных показателей диагностических сегментов D4 и D5, D2 и D5 эквивалентен построенной кор реляционной матрице, что подчеркивает высокую диагностическую значимость оценки сегмента D5 (рисунок 6 а, 6 б). Рисунок 6 а – Диаметр ретинальных сосудов сегментов D2 и D5 в зависимости от течения РН при оценке логистической регрессионной модели Рисунок 6 б – Диаметр ретинальных сосудов сегментов D4 и D5 в зависимости от течения РН при оценке логистической регрессионной модели При анализе каждого из диагностически значимых сегментов выявлена корреляция с вышеуказанными данными оценки корреляционной матрицы, что четко прослеживается в графиках на рисунках 7 а - 7 в.
Таким образом, при оценке ряда построенных логистических регрессионных моделей на основе полученных при морфометрическом анализе числовых значений диаметра ретинальных сосудов была выявлена высокая диагностическая значимость сегментов D2, D4, и D5. Максимальная диагностическая значимость выявлена в пределах сегмента D5, что указывает на наибольшую корреляцию состояния периферических сосудов с течением патологического процесса (высокий и низкий риск прогрессирования). Морфометрические показатели диаметра ретинальных артерий и вен в вышеуказанных сегментах наиболее достоверны для прогнозирования течения ранних активных стадий РН.
Результаты динамического морфометрического анализа при прогрессировании III стадии РН ЛКС
Объем выборки во 2-й клинической группе со II стадией активной РН составил 92 недоношенных ребенка (92 глаза). РН диагностирована в сроки 4,5-6 недель жизни (в среднем - 5,5±1,0 недель; ПКВ - 35,5±1 недель). Гестационный срок к моменту рождения равнялся 29-33 недели (в среднем -30,5±1,5 недель), масса тела - 1155-1565 г (в среднем - 1418,23±172 г).
Исследование цифровых ретинальных изображений посредством морфометрического анализа у пациентов 2-й клинической группы со II стадией активной РН проводилось для выявления прогностических критериев благоприятного и неблагоприятного типов течения заболевания при оценке ретинальных артерий и вен носовых и височных сосудистых аркад на всем их протяжении. Морфометрический анализ с последующей статистической обработкой данных включал в себя оценку диагностических сегментов D2, D4 и D5 ретинальных артерй и вен. 2-я группа была разделена на А подгруппу (низкий риск прогрессирования РН) и Б подгруппу (высокий риск прогрессирования РН).
Во 2 А подгруппу вошли 48 недоношенных младенцев (48 глаз) с благоприятным типом течения II стадии РН. Срок гестации на момент рождения составил 30,5±0,5 недель, масса тела - 1500,97±32,74 . Клинически заболевание проявлялось наличием широкого демаркационного вала белого или бледно-желтого цвета в передней части 2-й зоны глазного дна, по протяженности занимающего от 4-х до 8-ми часовых меридианов.
Во 2 Б подгруппу включено 44 недоношенных ребенка (44 глаза) с неблагоприятным типом течения II стадии РН. Срок гестации на момент рождения составил 30,5±0,5 недель, масса тела - 1335,50±11,62 . Офтальмоскопическая картина характеризовалась наличием на границе передней и задней части 2-й зоны глазного дна демаркационного вала серо-желтого цвета, занимающего по протяженности от 7-ми до 12-ти часовых меридианов и единичных очажков фиброзной ткани, преретинальных и интраретинальных геморрагий в области артериовенозных шунтов.
В ходе проведенного исследования состояния ретинальных сосудов при помощи анализа цифровых изображений глазного дна на основе программы «ROP-MORPHOMETRY» в группе пациентов со II стадией активной РН выявлены достоверные, статистически значимые различия диаметра ретинальных артерий и вен 3-го порядка (сегмент D4) и периферических сосудов перед демаркационным валом (сегмент D5), а также КИ ретинальных артерий центральной зоны глазного дна при благоприятном (2 А подгруппа) и неблагоприятном типе (2 Б подгруппа) течения заболевания. Статистически значимых различий диаметра сосудов 2-го порядка (сегмент D2), за исключением вен височных сосудистых аркад, в зависимости от типа течения при II стадии РН не выявлено.
Количественные показатели диаметра ретинальных артерий и вен, полученные ри цифровом морфометрическом анализе цифровых фотографий глазного дна пациентов 2 А и 2 Б подгрупп, представлены в таблице 11.
Морфометрические характеристики ретинальных сосудов (М±) и достигнутый уровень значимости (р) при сравнительном анализе пациентов 2 А (п=48) и 2 Б (п=44) подгрупп Анализируемый сегмент группа М± р Артерии Височные аркады D2 2 А 47,68±4,20 0,22 Б 56,86±3,61 D4 2 А 46,13±3,94 0,001 Б 53,19±6,01 D5 2 А 43,48±4,17 0,001 Б 55,12±5,32 КИ 2 А 1,058±0,012 0,017 Б 1,167±0,092 Носовые аркады D2 2 А 45,94±4,05 0,036 Б 51,15±3,47 D4 2 А 43,29±4,76 0,005 Б 45,89±7,01 D5 2 А 41,93±2,45 0,014 Б 54,87±5,46 КИ 2 А 1,068±0,021 0,001 Б 1,096±0,042 Вены Височные аркады D2 2 А 68,77±4,92 0,001 Б 76,20±12,04 D4 2 А 61,49±5,04 0,001 Б 69,72±7,02 D5 2 А 51,15±2,44 0,001 Б 59,63±2,58 Носовые аркады D2 2 А 55,18±4,35 0,894 Б 58,58±5,41 D4 2 А 53,61±7,19 0,001 Б 60,04±6,08 D5 2 А 53,17±3,59 0,001 Б 71,22±10,61 При компьютерной морфометрии посредством программы «ROP-MORPHOMETRY» у пациентов со II стадией РН соответствие морфометрических параметров ретинальных сосудов следующим значениям: диаметр артерий 3-го порядка (сегмент D4) по ходу височных сосудистых аркад - 53,19±6,01 мкм, диаметр периферических артерий (сегмент D5) -55,12±5,32 мкм; диаметр артерий 3-го порядка (сегмент D4) носовых сосудистых аркад - 45,89±7,01 мкм, ретинальных артерий непосредственно перед демаркационным валом (сегмент D5) - 54,87±5,46 мкм; КИ артерий височных сосудистых аркад - 1,167±0,092, по ходу носовых аркад КИ -1,096±0,042; диаметр ретинальных вен 2-го порядка (500 мкм от точки бифуркации сосуда 1-го порядка, сегмент D2) для височных сосудистых аркад - 76,20±12,04 мкм, диаметр вен 3-го порядка (сегмент D4) - 69,72±7,02 мкм, непосредственно перед демаркационным валом (сегмент D5) -59,63±2,58 мкм; по ходу носовых аркад диаметр вен 3-го порядка (сегмент D4) - 60,04±6,08 мкм, диаметр вен на периферии (сегмент D5) - 71,22±10,61 мкм - достоверно характеризуют неблагоприятный тип течения данной стадии патологического процесса.
Через 7 суток после первичного выявления II активной стадии РН проведено повторное обследование для динамической оценки течения заболевания. При цифровой ретиноскопии у 5 детей (10,42%) с морфометрическими признаками благоприятного типа течения II стадии РН (2 А подгруппа) зарегистрировано дальнейшее прогрессирование патологического процесса, характеризующееся увеличением степени плотности демаркационного вала, увеличением диаметра ретинальных сосудов на всем их протяжении, формированием в верхнем, нижнем и височном сегментах очагов экстраретинальной пролиферации.
Гестационный возраст у пациентов с атипичным течением РН во 2 А подгруппе составил: пациент Н. - 30,5 недель; пациент З. - 30 недель; пациент П. - 30 недель; пациент Б. - 30,5 недель; пациент М. - 29,5 недель. Масса тела при рождении у пациентов с прогрессированием благоприятного типа течения II активной стадии РН в данной группе соответствовала 3 степени недоношенности: пациент Н. - 1459 г; пациент З. - 1478 г; пациент П. - 1470 г; пациент Б. - 1500 г; пациент М. - 1481 г.