Validation of a domestic nomogram for predicting shock-wave lithotripsy outcomes in children with urolithiasis

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Дистанционная ударно-волновая литотрипсия (ДУВЛ) является методом выбора при лечении мочекаменной болезни у детей. Метод обладает несомненным преимуществом благодаря его неинвазивности, высокой эффективности, отсутствию интраоперационных осложнений, небольшой частоте послеоперационных осложнений, а также низкому риску почечного повреждения в отдалённом периоде [1–3]. Согласно клиническим рекомендациям Европейской ассоциации урологов показанием к проведению сеанса ДУВЛ является локализация конкремента в верхних мочевыводящих путях и его размер <2 см. Частота полного удаления камней зависит от ряда дополнительных факторов: пол и возраст пациента, локализация, количество, размер и плотность конкремента, анамнез ипсилатеральных оперативных вмешательств [4–7]. В 2013 и 2015 г. В Турции независимо друг от друга двумя коллективами авторов были разработаны номограммы для определения эффективности ДУВЛ у детей [8, 9]. Номограмма учитывает удельный вес каждого из факторов прогнозирования исхода операции. Этот инструмент предоперационного планирования позволяет осуществлять персонализированный и объективный подход к выбору дальнейшей тактики лечения каждого пациента.

В 2024 г. на базе урологического отделения Национального медицинского исследовательского центра здоровья детей мы разработали первую в России номограмму для определения эффективности ДУВЛ у детей с уролитиазом (рис. 1). Результаты исследования подробно представлены в 6 номере 27 тома Российского педиатрического журнала [10]. В основу новой номограммы легли следующие факторы: пол и возраст пациентов, локализация конкремента, его размер, объём и плотность по данным компьютерной томографии. Для дальнейшего внедрения в клиническую практику разработанной номограммы необходимо провести её внешнюю валидацию.

 

Рис. 1. Номограмма для определения эффективности дистанционной ударно-волновой литотрипсии у детей.

Fig. 1. Nomogram for predicting outcomes of extracorporeal shock wave lithotripsy in children.

 

Цель исследования — провести внешнюю валидацию и оценку точности отечественной номограммы для определения эффективности ДУВЛ у детей с мочекаменной болезнью.

МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Проведено проспективное одноцентровое нерандомизированное исследование.

Условия проведения

В исследовании принимали участие пациенты в возрасте от 5 мес до 17 лет 11 мес, госпитализированные в урологическое отделение Национального медицинского исследовательского центра здоровья детей в период с января 2024 г. по сентябрь 2024 г. включительно.

Критерии соответствия

Критерии включения в исследование: подтверждённый диагноз «мочекаменная болезнь» по данным ультразвукового исследования (УЗИ) почек, локализация конкрементов в чашечно-лоханочной системе почек, наличие письменного информированного согласия пациента и/или его законного представителя на включение ребёнка в программу обследования, обработку результатов лечения и публикацию материалов.

Критерии исключения из исследования: дети с врождённой патологией верхних мочевыводящих путей, обструктивными уропатиями, наличием ипсилатеральных конкрементов мочеточника и камнями в мочевом пузыре, а также дети с тяжёлой иммобилизирующей патологией.

Описание исследования

Предоперационная визуализация выполнялась всем пациентам с помощью компьютерной томографии без контрастного усиления. Сеанс ДУВЛ проводили на аппарате Dornier Compact Sigma (Dornier MedTech Systems GmbH, Германия) с использованием режима дробления, рекомендованного фирмой-производителем. Количество ударно-волновых импульсов контролировали интраоперационно с помощью УЗИ-мониторинга фрагментации конкремента. В послеоперационном периоде проводили инфузионную терапию изотоническими растворами в совокупности с питьевым режимом в дозировке 50 мл/кг/сут с последующим однократным введением фуросемида 0,3 мг/кг. Критерием эффективности лечения служило отсутствие осколков конкрементов >3 мм в мочевыводящих путях по данным контрольного УЗИ, проведённого через 3 мес после операции. В зависимости от успешности лечения пациенты были поделены на две группы, после чего выполнен статистический анализ влияния различных факторов на исход сеанса литотрипсии.

В исследовании изучались только те параметры, которые использованы в номограмме, разработанной ранее коллективом урологического отделения Национального медицинского исследовательского центра здоровья детей. Согласно оригинальному исследованию, множественность локализации определялась следующим образом: чашечно-лоханочная система условно поделена на 4 компартмента — лоханка, верхняя, средняя и нижняя группа чашечек; учитывалось наличие конкрементов одновременно в одном или в нескольких компартментах почки. При расположении хотя бы одного конкремента в нижней группе чашечек локализацию камня у пациента считали нижнечашечной, при наличии камней изолированно в лоханке или в лоханке и в остальных группах чашечек пациент относился к группе с лоханочной локализацией камня, в оставшихся случаях больной рассматривался как пациент с верхне- или среднечашечной локализацией камня. Размер конкремента (мм) определяли по его максимальному диаметру, при множественных конкрементах как сумма таких диаметров каждого из камней. Объём (см³) камней рассчитывался программным обеспечением компьютерного томографа с помощью 3D-моделирования, средняя плотность (HU) определялась как среднее арифметическое минимального и максимального значений плотности образования.

Оценка вероятного исхода литотрипсии определялась одним исследователем с помощью номограммы. Исследователь не знал о фактическом исходе оперативного лечения при выполнении расчётов. При прогнозируемой вероятности успешности литотрипсии более 53% данный больной рассматривался как пациент с эффективной литотрипсией, так как наивысшее значение индекса Юдена номограммы равно 0,528.

Статистический анализ

Статистический анализ проводился с использованием программы StatTech v. 4.6.3 (ООО «Статтех», Россия). Сравнение осуществлялось между группами пациентов в зависимости от фактической успешности ДУВЛ. Количественные показатели, имеющие нормальное распределение, описывались с помощью средних арифметических величин (M) и стандартных отклонений (SD), границ 95% доверительного интервала (ДИ). Их сравнение проводили с помощью t-критерия Стьюдента. В случае отсутствия нормального распределения количественные данные описывали с помощью медианы (Me) и нижнего и верхнего квартилей [Q1; Q3], их сравнение выполняли с использованием U-критерия Манна–Уитни. Категориальные данные описывали с указанием абсолютных значений и процентных долей. При анализе таблиц сопряжённости сравнивали процентные доли с помощью критерия хи-квадрат Пирсона. В качестве количественной меры эффекта при сравнении относительных показателей мы использовали показатель отношения шансов (ОШ) с 95% доверительным интервалом (ДИ). Построение прогностической модели вероятности определённого исхода выполняли при помощи метода логистической регрессии. Для оценки диагностической значимости количественных признаков при прогнозировании определённого исхода применяли метод анализа ROC-кривых. Разделяющее значение количественного признака в точке cut-off определяли по наивысшему значению индекса Юдена. Различия считались статистически значимыми при p <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В исследование вошли 86 пациентов. Средний возраст больных составил 12 лет [6, 25; 15, 00], женский пол превалировал: 49 (57%) девочек против 37 (43%) мальчиков. Эффективность литотрипсии составила 52,3%.

Сравнительный анализ группы пациентов с успешной литотрипсией и группы пациентов с неэффективным дроблением показал отсутствие статистически достоверного влияния на исход ДУВЛ пола (p=0,250) и возраста (p=0,839) пациентов, что представлено в табл. 1.

 

Таблица 1. Сравнительный анализ количественных и категориальных характеристик пациента в зависимости от эффективности дистанционной ударно-волновой литотрипсии

Table 1. Comparative analysis of quantitative and categorical patients’ characteristics as a parameter of ESWL effectiveness

Показатель / Parameter	Категории / Categories	Эффективность ДУВЛ / Effectiveness of extracorporeal shock-wave lithotripsy		р
		Эффективная / Success	Неэффективная / Failure
Пол пациента, абс. (%) / Gender, n (%)	женский / female	23 (46,9%)	26 (53,1%)	0,250a
	мужской / male	22 (59,5%)	15 (40,5%)
Возраст пациента (лет), Me [IQR] / Age, Me [IQR]		13.00 [7, 00; 15, 00]	11.00 [5, 00; 15, 00]	0,839b

Примечание. ^a Хи-квадрат Пирсона; ^b U-критерий Манна–Уитни.

Note. ^a Chi-squared test; ^b Mann-Whitney U test.

 

При сопоставлении множественности локализации в зависимости от успешности сеанса ДУВЛ мы выявили статистически значимые различия (p=0,010). Шанс эффективной литотрипсии при наличии конкрементов в единственном компартменте почки возрастает в 3,675 раза (ОШ 0,272; 95% ДИ 0,107–0,691).

В результате оценки успешности литотрипсии в зависимости от точной локализации конкремента установлены следующие существенные различия (p=0,012): доля эффективных вмешательств в 1,653 раза больше при наличии конкремента в лоханке и в 2,024 раза больше при наличии конкрементов в верхней и/или средней группе чашечек по сравнению с долей эффективных вмешательств при локализации конкремента в нижней группе чашечек (табл. 2).

 

Таблица 2. Описательная статистика категориальной переменной, определяющей точность локализации конкремента в зависимости от эффективности ДУВЛ

Table 2. Descriptive statistics of a categorical variable that determines stone’s localization, as a function of ESWL effectiveness

Показатель / Parameter	Категории / Categories	Эффективность дистанционной ударно-волновой литотрипсии / Effectiveness of extracorporeal shock-wave lithotripsy		р
		Эффективная / Success	Неэффективная / Failure
Локализация, абс. (%) / Localization, n (%)	нижняя группа чашечек / lower pole calyces	17 (37,8%)	28 (68,3%)	0,012*a
	лоханка / pelvis	15 (33,3%)	9 (22,0%)
	верхняя и/или средняя группа чашечек / non-lower pole calyces	13 (28,9%)	4 (9,8%)

Примечание. * Различия величин статистически достоверны; ^a хи-квадрат Пирсона.

Note. * The differences in values are statistically significant; ^a Chi-squared test.

 

Сравнительный анализ трёх количественных характеристик конкремента представлен в табл. 3.

 

Таблица 3. Сравнительный анализ количественных характеристик конкремента в зависимости от эффективности дистанционной ударно-волновой литотрипсии

Table 3. Comparative analysis of the quantitative stones’ characteristics as a function of extracorporeal shock-wave lithotripsy effectiveness

Показатель / Parameter	Эффективность дистанционной ударно-волновой литотрипсии / Effectiveness of extracorporeal shock-wave lithotripsy		р
	Эффективная / Success	Неэффективная / Failure
Размер камня (мм), Me [IQR] / Stone size (mm), Me [IQR]	7,50 [5, 50; 9, 70]	16,00 [10, 00; 24, 70]	< 0,001*a
Объём (см3), Me [IQR] / Stone volume (cm3), Me [IQR]	0,25 [0, 15; 0, 46]	0,87 [0, 40; 2, 05]	< 0,001*a
Средняя плотность (HU), M (SD) / Mean stone density (HU), M (SD)	754,86 (340,67)	1049,71 (306,32)	< 0,001*b

Примечание. * Различия величин статистически достоверны; ^a U-критерий Манна–Уитни; ^b t-критерий Стьюдента.

Note. * The differences in values are statistically significant; ^a Mann-Whitney U test; ^b Student’s t-test.

 

Средняя сумма баллов всех пациентов по данным номограммы составила 210,19±60,39 балла. При этом в группе с неэффективной литотрипсией сумма равна 170,61±52,00, что достоверно меньше суммы баллов в группе пациентов с эффективной литотрипсией — 246,24±42,40 (р <0,001).

При проведении логистического регрессионного анализа доказана статистическая значимость суммы баллов по данным номограммы и возможность её использования как независимого фактора предикции успешности сеанса ДУВЛ (p <0,001). Площадь под ROC-кривой составила 0,861±0,040 с 95% ДИ 0,782–0,940 (рис. 2). Полученная модель была статистически значимой (p <0,001). Чувствительность и специфичность модели составили 84,4 и 78,0% соответственно (рис. 3).

 

Рис. 2. ROC-кривая, характеризующая зависимость вероятности эффективности от значения логистической функции (прямая линия).

Fig. 2. ROC curve characterizing the dependence of efficiency probability on the value of the logistic function (straight line).

 

Рис. 3. Анализ чувствительности и специфичности модели в зависимости от пороговых значений логистической функции.

Fig. 3. Sensitivity and specificity analysis of the model depending on the threshold values of the logistic function.

 

Для каждого пациента рассчитана вероятность успешного исхода операции с помощью номограммы. Учитывая наивысшее значение индекса Юдена 0,528, что соответствовало 210 баллам (53% вероятности успеха), пациентам, набирающим сумму баллов выше данного значения, прогнозировали успешную литотрипсию. На основе полученных данных была построена матрица неточностей — таблица, которая показывает эффективность модели прогнозирования классификации (табл. 4).

 

Таблица 4. Матрица неточностей номограммы для определения эффективности дистанционной ударно-волновой литотрипсии

Table 4. Confusion matrix of nomogram for predicting the outcome of shock-wave lithotripsy

Показатель / Parameter	Категории / Categories	Фактический исход / Actual outcome
		Эффективная / Success	Неэффективная / Failure
Спрогнозированный исход / Predicted outcome	Эффективная / Success	37 TP	9 FP
	Неэффективная / Failure	8 FN	32 TN

Примечание. TP— истинные положительные решения, TN — истинные отрицательные решения, FP — ложные положительные решения, FN — ложные отрицательные решения.

Note. TP — True positive, TN — True negative, FP — False positive, FN — False negative.

 

Анализ данных, приведённых в таблице, показал, что доля правильно предсказанных исходов составляет 80,23% (безошибочность), положительное прогностическое значение получено в 80,43% (точность), чувствительность номограммы — 82,22%, специфичность — 78,05%. Показатель F-меры модели, объединяющий в себе точность и чувствительность и являющийся гармоничным средним между ними, составил 0,81.

ОБСУЖДЕНИЕ

Метод ДУВЛ предпочтителен в педиатрической практике в силу своей низкой травматичности и меньшей длительности пребывания пациента в стационаре. Однако по данным последних исследований эффективность ДУВЛ уступает альтернативным методам лечения: ретроградной интраренальной хирургии и перкутанной нефролитотрипсии [11].

Для повышения эффективности ДУВЛ и снижения количества более агрессивных вмешательств, сопряжённых с повышенным риском осложнений [12], ведётся поиск дополнительных факторов, определяющих исход оперативного лечения. Наиболее широко изучены демографические характеристики пациента, размер, количество и локализация конкрементов. Объединение нескольких факторов предикции в единую статистическую модель с учётом удельного веса каждого из них привело к созданию такого важного инструмента предоперационного планирования, как номограмма.

Существующие на данный момент номограммы обладают рядом ограничений: невключение таких важных факторов, как плотность, объём и состав конкремента; неоднородность сбора данных, что могло привести к статистическим ошибкам; неудобность в ежедневном использовании [13]. Помимо этого, обе номограммы создавались в Турции — эндемичном районе по мочекаменной болезни. Валидация для использования данных номограмм в России не проводилась, а аналогов номограмм, разработанных на европейской популяции детей, не существовало до недавнего времени.

Первой отечественной номограммой для определения эффективности ДУВЛ у детей стала номограмма, разработанная коллективом авторов урологического отделения Национального медицинского исследовательского центра здоровья детей. Проведённая же в данном исследовании внешняя валидация номограммы подтвердила её способность предсказывать исход лечения пациентов с уролитиазом.

Результаты исследования показали, что размер, объём и плотность конкремента остаются наиболее значимыми предикторами успешности процедуры. Пациенты с камнями меньшего размера (Me=7,5 мм; p <0,001), объёма (Me=0,25 см³; p <0,001) и плотности (M=754,86 HU; p <0,001) продемонстрировали значительно более высокую вероятность эффективной литотрипсии. Это соответствует данным международных исследований, согласно которым вероятность успешного дробления резко снижается при увеличении размеров и плотности камня [14, 15].

Локализация камней также значительно повлияла на вероятность успеха операции. Лоханочная и верхне-/среднечашечная локализации ассоциировались с более высокими шансами на успешный исход (62,5 и 76,5% соответственно) по сравнению с нижнечашечной (37,8%). Данный факт связан с затруднением эвакуации осколков из нижней группы чашечек вследствие особенностей анатомии, оттока мочи и влияния гравитации на процесс отхождения камней. Эти данные подтверждают ранее опубликованные работы, указывающие на сложность лечения камней, локализованных в нижней группе чашечек [16].

Кроме того, анализ множественности локализации выявил, что наличие камней в одном компартменте почки достоверно увеличивает вероятность успеха, что свидетельствует о более эффективном использовании энергии ударно-волновых импульсов при их более концентрированной направленности.

Вместе с тем пол и возраст пациентов не оказали статистически значимого влияния на результаты ДУВЛ (p >0,05), что свидетельствует о том, что характеристики конкрементов играют более важную роль, чем половые и возрастные различия пациентов. Принимая во внимание меньший размер выборки и небольшой удельный вес данных параметров в номограмме, можно утверждать, что результат ожидаем и не является препятствием к применению номограммы на практике.

Оценка точности прогностической модели показала, что номограмма обладает высокой чувствительностью (82,22%) и специфичностью (78,05%), что делает её полезным инструментом для клинического прогнозирования. Площадь под ROC-кривой (AUC=0,861) свидетельствует о её высокой диагностической ценности. Кроме того, значения F-меры (0,81) и безошибочности (80,23%) подчёркивают стабильность и надёжность прогностических данных. Ложноположительные и ложноотрицательные прогнозы могут быть связаны с влиянием дополнительных факторов, морфологическими особенностями почек и индивидуальной переносимостью ударно-волновой литотрипсии, которые не учтены в номограмме. Среди детей с ложноположительными результатами в одном случае возникла острая обструкция мочеточника осколками конкремента, спустившимися из собирательной системы почки, что потребовало эндоскопической литоэкстракции. У одного пациента с ложноположительным результатом, вошедшего в выборку, отмечалась задержка моторного развития, что не позволило его исключить из исследования, так как критерием исключения служит тяжёлая иммобилизирующая патология. Однако это позволяет сделать вывод, что физическая активность с высокой долей вероятности оказывает влияние на отхождение конкрементов в послеоперационном периоде, что требует дальнейшего изучения. Также двое пациентов из этой группы принимали на постоянной основе α1-адреноблокаторы в связи с сопутствующей нейрогенной дисфункцией мочевого пузыря. По данным литературы препараты этой группы могут способствовать отхождению конкрементов благодаря миорелаксации мочеточника [17, 18]. Это свойство α1-адреноблокаторов также требует дальнейшего изучения, как и перспектива их применения в повышении эффективности ДУВЛ в связи с облегчением отхождения осколков конкрементов после сеанса литотрипсии [19]. Из группы пациентов с ложноотрицательным прогнозом у одного ребёнка литотрипсия проведена после престентирования, а в двух случаях отмечался двусторонний уролитиаз, что по данным ранее проведённого нами исследования является положительным прогностическим признаком, но имеет недостаточную чувствительность и специфичность для включения в номограмму. Таким образом, учитывая сложность прогнозирования эффективности ДУВЛ, полученные нами результаты считаются удовлетворительными и сопоставимы с данными международных исследований [20].

Ограничения исследования

Среди ограничений исследования следует отметить одноцентровой характер работы и относительно небольшой размер выборки (86 пациентов), что может снижать статистическую мощность анализа. Также исключение пациентов с врождёнными аномалиями мочевыводящих путей и наличием камней в мочеточнике ограничивает универсальность выводов. Перспективы дальнейших исследований включают проведение многоцентровых работ для подтверждения результатов на более крупных выборках и изучение новых факторов, влияющих на эффективность лечения, включая морфологические и физиологические особенности почек, а также параметры настройки литотриптера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Внешняя валидация первой российской номограммы подтвердила её высокую предсказательную способность и клиническую значимость при оценке вероятности успешного проведения ДУВЛ у детей с уролитиазом. Внедрение номограммы в повседневную практику позволит увеличить точность прогнозирования, уменьшить количество неэффективных процедур и может значительно повысить качество оказания медицинской помощи детям с мочекаменной болезнью.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования и подготовке публикации.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с проведенным исследованием и публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: А.Д. Лобанова — хирургическое лечение пациентов, обзор литературы, сбор и анализ литературных источников, статистическая обработка материала, подготовка и написание текста статьи; С.Н. Зоркин — концепция и дизайн исследования, обзор литературы, редактирование текста статьи; Р.Р. Баязитов — статистическая обработка материала, написание и редактирование текста статьи; Д.С. Шахновский — концепция и дизайн исследования, курация, хирургическое лечение пациентов, обзор литературы, редактирование текста статьи.

Этическая экспертиза. Исследование одобрено локальным этическим комитетом Национального медицинского исследовательского центра здоровья детей 06.10.2022, протокол №10.

Согласие на публикацию. Авторы получили письменное информированное добровольное согласие законных представителей пациентов на публикацию персональных данных в научном журнале, включая его электронную версию. Объём публикуемых данных с законными представителями пациентов согласован.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Authors’ contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work. The largest contribution is distributed as follows: A.D. Lobanova — performed surgical treatment of the patients, reviewed the literature, collected and analyzed literature, performed statistical processing of the data, and prepared and wrote the text of the article; S.N. Zorkin — developed the concept and design of the study, reviewed the literature, edited the article; R.R. Baiazitov — performed statistical processing of the data, wrote the text, and edited the article; D.S. Shakhnovskiy — developed the concept and design of the study, performed supervision, and edited the article.

Ethics approval. The protocol of the study was approved by the local ethics committee of the National Medical Research Center for Children’s Health, 06.10.2022, Protocol No. 10.

Consent for publication. The authors obtained written informed voluntary consent of the patients’ legal representatives for the publication of personal data in the scientific journal, including its electronic version. The scope of published data has been agreed with the legal representatives of patients.

About the authors

Antonina D. Lobanova

National Medical Research Center for Children’s Health

Author for correspondence.
Email: lobanova.ad@nczd.ru
ORCID iD: 0000-0001-7971-5073
SPIN-code: 2665-2856
Russian Federation, Moscow

Sergey N. Zorkin

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: zorkin@nczd.ru
ORCID iD: 0000-0002-4038-1472
SPIN-code: 4762-8837

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

Rimir R. Baiazitov

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: krasik17@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2809-1894
SPIN-code: 5506-6828

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Dmitry S. Shakhnovskiy

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: shahnovskii_dmit@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2883-2493
SPIN-code: 4946-0848
Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files