49

прогнозирование тяжелого течения ротавирусной инфекции у детей раннего возраста | the forecasting severe rotavirus infection in infants

Резюме:

В статье анализируется возможность прогнозирования развития тяжелых форм ротавирусной инфекции (РВИ) у госпитализированных детей раннего возраста с помощью первичного лабораторного обследования. В качестве прогностического критерия предлагается использовать коэффициент позитивности (КП), вычисляемый при прове-дении иммуноферментного анализа (ИФА) тест-системы «Ротавирус-антиген-ИФА-БЕСТ» (г. Новосибирск) в первые сутки госпитализации. Разработан алгоритм определения порогового разделяющего значения коэффициента. Определена вероятность развития тяжелых форм РВИ у детей раннего возраста, в 3,5 раза превышающая показа-тель, установленный клинически. Если методом ИФА (тест-система «Ротавирус-антиген-ИФА-БЕСТ») определяется значение КП ≥ 13, и мы допускаем априорную вероятность тяжелого течения болезни равной 0,24, то вероятность развития тяжелых форм РВИ у детей раннего возраста составит 0,84 (т. е. 84%), что в 3,5 раза превышает показатель, установленный клинически. С учетом получения ответа ИФА из фекалий ребенка в первый день госпитализации прогноз вероятности тяжелой формы РВИ может служить обоснованием ранней терапии иммуноглобулинами для внутривенного введения.

Выводы:

1. У госпитализированных детей раннего возраста с верифицированной ротавирусной инфекцией в 24,0% случаев диагностированы тяжелые формы заболевания.

2. Коэффициент позитивности оптической плотности, вычисляемый при проведении иммуноферментного анализа тест-системой «Ротавирус-антиген-ИФА-БЕСТ» г. Новосибирск, может служить мерой вероятности развития тяжелых форм ротавирусной инфекции у детей раннего возраста — его значения при тяжелых формах выше, чем при сред-нетяжелых 16,7 > 9,2 (t=0,97, p=0,00).

3. При значениях коэффициента позитивности более 13, вероятность развития тяжелой формы заболевания состав-ляет 84%.

Ключевые слова: ротавирусная инфекция, дети, иммуноферментный анализ, прогноз, тяжелая форма заболевания, коэффициент позитивности.

summary:

the study provided a method for predicting the development of severe rotavirus infection (Rvi) in out-patient infants using conventional laboratory examination on the first day of hospitalization. the index positivity as a prognostic criterion is proposed, which is calculated during the enzyme immunoassay (eia) test system «Rotavirus antigen-elisa-best» (novosibirsk).the probability of development of severe forms of Rvi in infants was determine in 3.5 times the sensitivity of clinical indicators. if by elisa (test system «Rotavirus-antigen-elisa-best») defines the meaning of a positivity rate of ≥ 13, and we assume the prior probability of severe disease is equal to 0.24, the probability of development of severe forms tear in children of early age is of 0.84 (i. e. 84%), 3.5 times higher than established clinically. taking into account a response is received ifa from the feces of the child on the first day of hospitalization the forecast probability of severe forms tear, can justify early therapy with intravenous immunoglobulins.

conclusions. in hospitalized infants with confirmed rotavirus infection at 24.0% of cases diagnosed with severe forms of the disease. the positivity rate of the optical density, calculated when conducting a elisa test-system «Rotavirus-antigen-elisa-best», novosibirsk, may serve as a measure of the probability of development of severe forms of rotavirus infection in children of early age — its value in severe forms is higher than for moderate 16,7 >9,2 (t=0,97, p=0.00). for small values of positivity rate of more than 13, the probability of developing severe forms of the disease is 84%

Keywords: rotavirus infection, children, enzyme immunoassay, forecast, severe form of the disease, index positivity.

прогнозирование тяжелого течения ротавирусной инфекции у детей раннего возрастаДерюшева А. В., Леготина Н. С., Львова И. И., Хаметова Д. А., Шилова Е. В.ГБОУ ВПО ПГМУ им. академика Е. А. Вагнера Минздрава РоссииГБУЗ ПК «Пермская краевая клиническая инфекционная больница»

tHe foRecasting seveRe RotaviRus infection in infantsDeryusheva A. V., Legotina N. S., Lvova I. I., Hametova D. A., Shilova E. V.Perm state medical University n. a. academician E. A. VagnerPerm regional clinical hospital of infectious diseases

Дерюшева А. В.

Deryusheva A. V.derucheva@mail.ru

50

экспериментальная и клиническая гастроэнтерология | выпуск 137 | № 1 2017 клиническая гастроэнтерология | clinical gastroenterology

Возможность прогнозирования тяжелых форм рота‑вирусной инфекции у детей раннего возраста

Среди современных возбудителей острых ки‑шечных инфекций (ОКИ) у детей раннего возраста наиболее часто регистрируется ротавирусная ин‑фекция (РВИ) [5]. Для детей этой возрастной группы характерна высокая частота тяжелых и среднетяже‑лых форм заболевания, требующих госпитализации и неотложной помощи [1, 3, 5]. Из‑за отсутствия патогномоничных симптомов верификация диагно‑за требует быстрого лабораторного подтверждения. Все это определяет необходимость изучения прогно‑

стических возможностей лабораторной диагностики для оптимизации лечебных мероприятий. Публи‑кации в иностранной литературе свидетельствуют о попытках использования значения различных показателей (КФК, ЛГ, АЛТ, АСТ, и др.) как маркеров тяжести РВИ. Однако описанные методики носят инвазивный характер [6].

Цель исследования: изучение возможности про‑гнозирования тяжелых форм ротавирусной инфек‑ции у детей раннего возраста с помощью первичного лабораторного обследования — иммуноферментного анализа (ИФА) фекалий.

Материалы и методы исследования

Исследование ретроспективного характера проведе‑но на базе кафедры детских инфекционных болезней ПГМУ им. Е. А. Вагнера МЗ РФ — детском отделении кишечных инфекций ГБУЗ ПК Пермской краевой клинической инфекционной больницы. Для анализа отобраны истории болезни детей, госпитализиро‑ванных в 2015 году, в соответствии с критериями включения и исключения, что определило репре‑зентативность выборки.

Критерии включения: возраст от 1 мес. до 3 лет; клиническая картина среднетяжелой и тяжелой кишечной инфекции; обращение за медицинской помощью в 1 – 2 день заболевания; обнаружение антигенов ротавирусов в фекалиях. Критерии ис‑ключения: легкая форма заболевания; позднее об‑ращение; возраст старше 3 лет. Оценка тяжести инфекционного процесса определялась по выражен‑ности интоксикации, обезвоживания и распростра‑ненности поражения желудочно‑кишечного тракта.

Обнаружение антигенов ротавирусов в фекалиях проводилось по традиционной методике иммуно‑ферментного анализа (ИФА) с использованием на‑бора реагентов для иммуноферментного выявления антигена ротавируса человека в первые сутки госпи‑тализации. Данная тест‑система представляет собой твердофазный сэндвич‑вариант ИФА, в котором используются моноклональные антитела к антигену ротавирусов серогруппы А. Согласно проведенным исследованиям, данная тест‑система обладает вы‑сокой чувствительностью и специфичностью [4].

Оценка результатов производилась по методике производителя, а именно, рассчитывалось среднее арифметическое значение оптической плотности отрица тельного контрольного образца (ОП ср. К–). Это значение должно быть не более 0,20. Значение оптической плотности в лунке с по ложительным контрольным образцом должно быть не менее 0,70. На основании полученных данных вы числяется

критическое значение оптической плот ности (ОП крит.) по формуле:

ОП крит. = ОП ср. (К–) + 0,2

Результат анализа считают положи тельным, если ОП обр. ≥ ОП. крит, где ОП. обр. — опти ческая плот‑ность исследуемого образца. Результат анализа счи‑тают отрицатель ным, если ОП обр. < ОП. крит. [2].

При статистической обработке данных учитывал‑ся тип распределения показателей. Для определения статистической связи и зависимости данных приме‑нялся линейный регрессионный анализ.

Прогнозирование развития тяжелых форм опре‑делялось как задача бинарной классификации Data mining с помощью метода логистической регрессии. Тип модели — одномерная, моделируемое собы‑тие — тяжелая форма заболевания. В работе при‑ведены коэффициенты регрессии в обычной и экс‑поненциальной форме (трактуемые как отношения шансов), их доверительные интервалы и уровни значимости. Для оценки качества моделей применя‑ли следующие показатели: хи‑квадрат, характеризу‑ющий модель в целом (χ2) и коэффициент детерми‑нации (R2). Определялось среднее арифметическое и его ошибка (M±m). Критическое значение уровня значимости составляло 0,05.

Рассчитывали точность прогноза с определением чувствительности, специфичности, прогностиче‑ской ценности положительного и отрицательного результата. Оценка прогностической достоверности модели проведена с помощью ROC‑анализа путем построения графика с характеристической кривой. Расчет априорной вероятности производился с при‑менением теоремы Байеса.

Анализ данных выполняли с помощью програм‑мы Deductor Studio, входящей в аналитическую плат‑форму Deductor Lite, разработанной в фирме Base Group Labs, Microsoft Excel.

Результаты исследования

Клинический анализ 128 историй болезни госпи‑тализированных детей раннего возраста, соответ‑ствовавших критериям включения, показал: тя‑желые формы РВИ имели место у 24,2% (31/128), формы средней тяжести — у 75,8% (97/128) детей. Возрастное распределение в группе с тяжелыми фор‑мами РВИ было следующим: до года — 22,6% (7/31),

1 – 2 года — 38,7% (12/31), 2 – 3 года‑ 38,7% (12/31) детей. Со среднетяжелыми формами: до года — 35% (34/97), 1 – 2 года — 41,3% (40/97), 2 – 3 года — 23,7% (23/97), без статистически значимых различий.

Дети с тяжелой формой заболевания в 45,2% случаев (14/31) поступали в ОРИТ: 38,7% (12/31) по поводу токсикоза с эксикозом II – III степени,

51

прогнозирование тяжелого течения ротавирусной инфекции у детей раннего возраста | the forecasting severe rotavirus infection in infants

6,5% (2/31) — по поводу токсической энцефалопатии с менингеальным синдромом.

Интерпретацию результатов иммунофермент‑ного анализа проводили с помощью коэффициента позитивности (КП), который вычислялся как отно‑шение оптической плотности пробы пациента (ОП обр.) к критическому значению оптической плот‑ности образца (ОП крит.), КП = ОП обр. / ОП. крит.

На основании полученных нами лабораторных данных, представленных в таблице 1, можно пред‑положить, что имеется взаимосвязь между высотой коэффициента позитивности, отражающей степень антигенной нагрузки, и тяжестью клинической фор‑мы РВИ.

Среднее арифметическое значение коэффициента позитивности в исходной выборке имеет нормаль‑ное распределение и составляет 11,0 (доверительный интервал (ДИ) (9,8;12,2), в группе с тяжелой формой заболевания — 16,7 (ДИ 14,3;19,1), со среднетяже‑лой — 9,2 (ДИ 8,1;10,2). Вероятность доверительного интервала значений составляет 95%. Таким образом, значения коэффициента позитивности в группе детей с тяжелой формой заболевания достоверно выше таковых при среднетяжелых формах (t = 0,97, p = 0,00).

Далее нами решалась задача вероятностного прогнозирования формирования тяжелых форм РВИ, как бинарная классификация Data mining. В качестве независимой переменной использовался коэффициент позитивности (значения от 1,0 до 23). Зависимая переменная — степень тяжести заболева‑ния, имела два значения: «да» (тяжелая форма болез‑ни) и «нет» (нетяжелая форма болезни). Поскольку зависимая переменная является бинарной, то была выбрана логистическая регрессионная модель. Логи‑стическая регрессия — разновидность множествен‑ной регрессии, общее назначение которой состоит в анализе связи между несколькими независимыми переменными и зависимой переменной. С помощью

логистической регрессии можно оценивать вероят‑ность того, что событие наступит для конкретного испытуемого (болен/здоров и т. п.). В результате проведенных вычислений получены следующие значения переменных (табл. 2).

Для оценки прогностической значимости коэф‑фициента позитивности использован метод ROC — анализа, определена точка разделения величины коэффициента позитивности к антигену ротавируса, равная 13 (чувствительность 76,6%, специфичность 95,6%). Таким образом, все значения КП — более этой величины, будут свидетельствовать в пользу высокого риска развития у пациента тяжелой фор‑мы заболевания. Диагностическую эффективность полученного алгоритма оценивали путем расчета ве‑личины площади под ROC‑кривой, отражающей за‑висимость чувствительности и специфичности ней‑росетевой системы, которая составила AUC = 0,88 (KS = 54,8), что говорит о высокой достоверности полученных результатов.

Далее, применив теорему Байеса, вычислили апо‑стериорную (послетестовую) вероятность того, что в случае КП ≥ 13, пациент будет иметь тяжелую фор‑му заболевания. Доля тяжелых форм заболевания ротавирусной инфекцией в нашем исследовании со‑ставила 24%, следовательно, априорная вероятность данного события — 0,24. Отношение правдоподо‑бия (LR), вычисляемое как: чувствительность/1‑спе‑цифичность, составило LR = 17,4.

Произведя вычисления, получаем:Апостериорные шансы 17,4 × 0,24/(1–0,24) = 5,49.Апостериорная вероятность 5,49/(1+5,49) = 0,84.Таким образом, если методом ИФА с набором

реагентов для иммуноферментного выявления ан‑тигена ротавируса человека определяется значение КП ≥ 13, и мы допускаем априорную вероятность тяжелого течения болезни равной 0,24, то вероят‑ность развития тяжелых форм РВИ у детей ранне‑го возраста составит 0,84 (т. е. 84%), что в 3,5 раза

Таблица 1Статистические характеристики значений коэффициента позитивности (КП) в группах наблюдения.

показатель (кп) исходная выборка

(N=128) форма тяжести заболевания

тяжелая (N=31) среднетяжелая (N=97) Максимум 23,3 23,3 19,0

Верхний квартиль 14,0 20,3 12,4Среднее арифметическое (M) 11,0 16,7 9,2

Медиана 10,9 19,5 10,0Нижний квартиль 7,0 14,0 6,2

Минимум 1,2 2,7 1,2Количество значений 128 31 97

Сумма 1 406,7 518,0 879,9Среднеквадратическое отклонение 5,4 5,2 4,1

Коэффициент вариации 50% 31% 45%Стандартная ошибка средней (m) 0,5 0,9 0,4Доверительный интервал средней ±1,2 ±2,4 ±1,1

Нижняя граница ДИ 9,8 14,3 8,1Верхняя граница ДИ 12,2 19,1 10,2

Таблица 2Переменные уравнения логистической регрессии по результатам регрессионного анализа

факторкоэф­

фициент в

–2LL R² χ2 ст. ошибка

коэф­фициент вальда

значи­мость

отношение шансов (exp. B)

95% ди для отн. шансовМин. Макс.

Степень тяжести 0,38 82,76 0,39 53,3 0,07 27,68 0,00 1,46 1,26 1,68

Константа –0,607

52

экспериментальная и клиническая гастроэнтерология | выпуск 137 | № 1 2017 клиническая гастроэнтерология | clinical gastroenterology

превышает показатель, установленный клинически. С учетом получения ответа ИФА из фекалий ребенка в первый день госпитализации прогноз вероятности

тяжелой формы РВИ может служить обоснованием ранней терапии иммуноглобулинами для внутри‑венного введения.

Выводы

1. У госпитализированных детей раннего возраста с верифицированной ротавирусной инфекцией в 24,0% случаев диагностированы тяжелые формы заболевания.

2. Коэффициент позитивности оптической плотно‑сти, вычисляемый при проведении иммунофер‑ментного анализа с набором реагентов для имму‑ноферментного выявления антигена ротавируса

человека, может служить мерой вероятности раз‑вития тяжелых форм ротавирусной инфекции у детей раннего возраста — его значения при тяжелых формах выше, чем при среднетяжелых 16,7 > 9,2 (t = 0,97, p = 0,00).

3. При значениях коэффициента позитивности бо‑лее 13, вероятность развития тяжелой формы заболевания составляет 84%.

Литература1. Денисюк Н. Б. Современные аспекты лабораторной

диагностики и профилактики ротавирусной инфек‑ции у детей //Журнал инфектологии. 2015. Том 7. № 1. С. 31 – 37.

2. Ливицкая  Н.  И., Кувшинова  И.  Н, Рукавишни‑ков М. Ю. Ротавирусная инфекция и ее диагности‑ка. // Новосибирск Информационный Бюллетень ЗАО «Вектор‑Бест». 2008. 2 (48). С 1 – 4.

3. Иволгина А. В., Молочный В. П. Клинические особен‑ности вирусных диарей у детей первого года жизни. // Дальневосточный Журнал Инфекционной Патологии. 2008. № 12. С. 32 – 34.

4. Подколзин А. Т., Гусева А. Н., Веселова О. А., Курочки‑на Д. Е., Шипулин Г. А. Сравнительная характеристика

наборов реагентов для выявления антигенов ротави‑русов, используемых на территории России. //Клини‑ческая лабораторная диагностика. 2015 № 6. С 48 – 52.

5. Ribas, M. A.,Tejero, Y., Cordero, Y., de los Angeles León, M., Rodriguez, M., Perez‑Lastre, J., Triana, T., Guerra, M., Ayllón, L., Escalante, G., Hadad, J. Detection of ro‑tavirus and other enteropathogens in children hospital‑ized with acute gastroenteritis in Havana, Cuba. // Ar‑chives of Virology Volume 160, Issue 8, 31 May 2015, Pages 1923 – 1930

6. R. Zhou, J. L. Xu, D. Wu and J. L. Tang. Analysis of prog‑nostic factors for infantile rotavirus infection. //Genetics and Molecular Research. Volume 14, Issue 1, 2 February 2015, Pages 790 – 796.