5.3. Оценка диагностической эффективности числовых показателей, получаемых с помощью программы

Проверка эффективности использования программы проводилась в несколько этапов:

1. Определение корреляции MLD и ES, полученных на инспираторных и экспираторных сканах и данных оценки функции внешнего дыхания и состояния правых отделов сердца.

2. ROC-анализ тестов MLD и ES для оценки информативности показателей в выявлении эмфиземы.

3. Анализ достоверности различий получаемых показателей в разработанной программе и программе Thoracic VCAR при обследовании одних и тех же лиц контрольной группы.

5.3.1. Взаимосвязь числовых показателей, состояния ФВД и правых отделов сердца

Разработанная программа была использована для анализа компьютерных томограмм исследуемой и контрольной групп, в группах больных ХОБЛ и ХНБ и для выделенных фенотипов. Для определения корреляции между числовыми показателями и результатами спирометрии и эхокардиографии исследования, т. е. применимости получаемых данных программы для объективной оценки состояния пациента, проведен расчет корреляции методом Спирмена. Результаты по показателям с критерием Спирмена >0,5 представлены в Таблицах 18 и 19.

Таблица 18

Корреляция плотностных характеристик и данных спирометрии

Таблица 19

Корреляция индекса эмфиземы и данных спирометрии и эхокардиографии

Как видно из таблиц, получаемые числовые данные показали среднюю и сильную связь со многими показателями спирометрии и эхокардиографии, которые являются объективными показателями по оценке состояния пациента, т.

Диаграмма 4

Распределение больных в зависимости от ОФВ1 и значений MLDe.

Определяется увеличение степени бронхиальной обструкции (меньший уровень

ОФВ1) при увеличении распространенности эмфиземы (более низкий уровень MLD)

Таким образом, выявлена корреляционная зависимость показателей оценки функции внешнего дыхания, состояния правых отделов сердца и получаемых числовых показателей. Показано, что с увеличением распространенности эмфиземы (уменьшение MLD и увеличение ES) наблюдается увеличение обструктивных и рестриктивных изменений у больных и развитие предикторов хронического легочного сердца.

На Диаграмме 5 представлено распределение пациентов в зависимости от ESi и ПЖс. Определяется зависимость толщины стенки правого желудочка от установленной с помощью программы распространенности эмфиземы (коэффициент Спирмена -0,56). Таким образом, показано, что хроническое легочное сердце развивается при прогрессировании эмфиземы.

Диаграмма 5

Распределение больных в зависимости от ESi и значений ПЖс

Определяется увеличение толщины стенки правого желудочка при нарастании эмфиземы

5.3.2. ROC-анализ информативности параметров разработанной программы

Оценка диагностической эффективности разработанной программы произведена путем расчета операционных характеристик и построения ROC- кривых.

Учитывая нецелесообразность проведения биопсии у пациентов в качестве референтного теста использован визуальный анализ компьютерных томограмм (Тюрин И. Е., 2003). Для оценки эффективности визуального анализа

томографических изображений проведен анализ сходимости мнения экспертов по вопросу наличия эмфиземы. В качестве экспертов выступали три врача- рентгенолога, имеющие 5, 10 и 30 лет опыта в торакальной радиологии. В случае

расхождения мнения между первыми двумя экспертами решающее значение приобретало мнение наиболее опытного эксперта.

Согласно методике Кохена были посчитаны Р₀ (общая согласованность исследователей), и P_e(ожидаемая согласованность). Они составили 0,98 и 0,61. Критерий Кохена составил 0,95, что оценивается как высокая согласованность между исследователями. Таким образом, было установлено, что визуальный анализ компьютерных томограмм тремя независимыми экспертами является адекватной методикой для референтной оценки наличия эмфиземы. Были построены ROC-кривые, изучены чувствительность, специфичность, площадь под кривой и установлено пороговое значение показателя, которое наиболее точно отражает наличие эмфиземы.

Исследовались 5 показателей: Test 1 — MLD на вдохе, Test 2 — MLD на выдохе, Test 3 — ES на вдохе, Test 4 — ES на выдохе. Для оценки целесообразности проведения компьютерной томографии, как с визуальным, так и с количественным анализом, в качестве Test 5 был взят спирометрический показатель, необходимый при верификации диагноза ХОБЛ — индекс Тиффно. Суммарные результаты представлены в Таблице 20. Далее на Диаграммах 6-10 представлены полученные ROC-кривые.

Таблица 20

Данные диагностической информативности тестов

Диаграмма 6

ROC-кривая информативности средней плотности легочной ткани на вдохе

при обнаружении эмфиземы

Диаграмма 7

ROC-кривая информативности средней плотности легочной ткани на

выдохе при обнаружении эмфиземы

Диаграмма 8

ROC-кривая информативности процента эмфиземы на вдохе при

обнаружении эмфиземы

Диаграмма 9

ROC-кривая информативности процента эмфиземы на выдохе при

обнаружении эмфиземы

Диаграмма 10

ROC-кривая информативности индекса Тиффно при обнаружении

эмфиземы

Таким образом, ROC-анализ показал высокую информативность разработанной программы показателей при выявлении эмфиземы.

5.3.3. Сопоставление результатов анализа компьютерных томограмм с помощью разработанной программы и в приложении Thoracic VCAR

Данные МСКТ пациентов из контрольной группы записывались на DVD- диски и загружались в рабочие станции GE Workstation с клиническим приложением Thoracic VCAR. Учитывая сходные алгоритмы обработки изображений, состоящие в сегментации легочной ткани и пороговом анализе,

принято решение сравнить показатели MLD и ES на вдохе у пациентов контрольной группы. При этом показатели были расечитаны дважды: в разработанной программе и в приложении Thoracic VCAR. Для выявления достоверности различий между результатами был проведен расчет непараметрического U-критерия Манна-Уитни. Результаты анализа представлены в Таблице 21.

Таблица 21

Показатели, полученные в разработанном приложении и в приложении

Thoracic VCAR при обследовании контрольной группы (n=20)

Таким образом, показатели достоверно не отличались друг от друга, что подтверждает точность числовых значений и пригодность их для клинического исследования.

Количественный полуавтоматический анализ легочной ткани во многих исследованиях является стандартным приемом по оценке состояния легких больного, так как приводит к объективизации полученных данных. В мета­анализе Xie X., de Jong P. A., Oudkerk M. et al. (2012) указывается на множество числовых показателей, которые могут быть получены с помощью специализированных приложений. При разработке собственного приложения мы ориентировались именно на те показатели, которые в результате данного мета­анализа признаны наиболее эффективными и могли быть реализованы с использованием порогового и текстурного анализа. В результате анализа данных исследуемых пациентов в приложении и последующей статистической обработки выявлено, что MLD и ES коррелируют с клиническими данными, т. е. имеют значение в оценке состояния больного, прогнозирования развития сердечных осложнений и оценке прогрессирования заболевания при динамическом исследовании.

Корреляционный анализ позволил установить высокую степень взаимосвязи между экспираторными числовыми показателями и потоковыми данными спирометрии, а также толщиной стенки правого желудочка в систолу и диастолу. Такие результаты показывают, что данные разработанной программы являются параметрами, обозначающими степень бронхиальной обструкции, определяющей тяжесть заболевания и вероятность развития хронического легочного сердца.

В исследовании визуальный анализ являлся «золотым стандартом» для выявления эмфиземы, так как КТ — наиболее эффективный метод для ее визуализации. С помощью ROC-анализа были установлены высокие результаты информативности MLD и ES, полученных с помощью нашей программы, и превалирование их уровня над информативностью индекса Тиффно в выявлении эмфиземы. Это доказывает необходимость дополнения спирометрического исследования компьютерной томографией для комплексной оценки состояния больного ХОБЛ.

Наиболее высокие результаты по информативности показаны у MLD на выдохе. Этот параметр был высчитан при экспираторной фазе компьютерной томографии. Во многих исследованиях (Schilham A. M., van Ginneken B., Gietema H., 2006; Gietema H. A., Zanen P., Schilham A. et al., 2010) были изучены только показатели, полученные в инспираторную фазу. Наше исследование показало, что экспираторные показатели, которые уже применялись в некоторых исследованиях, например, Родионовой О. В. (2008), являются также обязательными для оценки. Таким образом, цель экспираторной фазы компьютерной томографии легких — это не только поиск «воздушных ловушек», но и получение более точных показателей по состоянию легочной ткани по сравнению с инспираторными.

Таким образом, в результате выполненных трех этапов проверки получаемые числовые показатели доказали свою эффективность в оценке распространенности эмфиземы, а выявленные корреляционные связи обуславливают их ценность в прогнозировании прогрессирования бронхиальной обструкции и развития хронического легочного сердца.