Введение

Сепсис — одна из ведущих причин смерти детей во всем мире. Непосредственной причиной смерти детей при сепсисе является развитие полиорганной недостаточности, что и отличает сепсис от тяжелой инфекции [1—4]. Желудочно-кишечные расстройства часто наблюдаются у детей и нередко становятся причиной развития полиорганной недостаточности [5, 6]. Диагностика гастроинтестинальной недостаточности при сепсисе затруднена, так как большинство алгоритмов оценки полиорганной недостаточности при сепсисе не учитывают дисфункцию желудочно-кишечного тракта [6, 7]. Эта проблема не позволяет в полной мере оценить роль желудочно-кишечного тракта в развитии полиорганной недостаточности при сепсисе, а также риск неблагоприятного исхода и прогноз [6]. Оценка влияния гастроинтестинальной недостаточности на течение сепсиса и прогноз позволит более взвешенно планировать лечебные мероприятия при сепсисе и рационально управлять рисками, что позитивно отразится на выживаемости детей с сепсисом.

Цель исследования — оценить влияние гастроинтестинальной недостаточности на выживаемость детей с сепсисом.

Материал и методы

В ретроспективном исследовании изучено 1358 электронных медицинских документов детей в возрасте от 1 мес до 18 лет, получавших лечение в отделении анестезиологии и реанимации педиатрического профиля областной клинической больницы за период с 2015 по 2019 г. В группу исследования включены 345 детей (25% детей от общей популяции пациентов). Критерий включения: соответствие критериям сепсиса и септического шока согласно определениям консенсуса «Сепсис-3». В исследование не включали детей с хирургическими заболеваниями брюшной полости и детей с кишечными инфекциями, поэтому гастроинтестинальная недостаточность во всех случаях носила вторичный характер по отношению к основному заболеванию и развивалась как один из компонентов синдрома полиорганной недостаточности на фоне сепсиса. Оценку тяжести гастроинтестинальной недостаточности проводили с помощью шкалы гастроинтестинального повреждения (шкалы GIF), предложенной экспертами Европейского совета интенсивной терапии (ESICM) [8]. Выраженность полиорганной недостаточности оценивали с помощью специализированного алгоритма с искусственным интеллектом EVA, представленного в виде приложения для персонального компьютера [9]. В качестве основной контрольной точки использовали показатель 90-дневной выживаемости, промежуточными контрольными точками были показатели продолжительности искусственной вентиляции легких (ИВЛ), вазопрессорной поддержки, заместительной почечной терапии и госпитализации. Статистическую обработку материала выполняли с использованием пакета прикладных программ Statistica, статистическую значимость полученных данных определяли с применением модели пропорциональных рисков Кокса, непараметрического теста Краскела—Уоллиса и глубокого машинного обучения с помощью высокоточной нейронной сети (CNN). При построении нейронной сети применили метод многослойных персептронов (MLP), для оценки результатов использовали набор «по умолчанию» из 5 нейронных сетей.

Результаты и обсуждение

Медиана (Me) возраста исследуемой популяции составила 1 год [0,6; 4,0]. Наиболее частым основным заболеванием была инфекция дыхательных путей различной локализации, доля которой составила 45%. Каждый второй ребенок (51%) имел сопутствующие заболевания. У всех пациентов выявлена полиорганная дисфункция в соответствии с критериями консенсуса «Сепсис-3». Частота сепсиса составила 56%, септического шока — 44%. В исследуемой группе 90-дневная летальность составила 28%. При оценке дисфункции желудочно-кишечного тракта учитывали максимальные значения за весь период пребывания в отделении анестезиологии и реанимации. Тяжелая дисфункция желудочно-кишечного тракта (3 балла и более по шкале GIF) зафиксирована у 18% детей исследуемой популяции, в 37% случаев отмечалась стойкая непереносимость питания (оценка по шкале GIF 2 балла), 26% детей могли усваивать энтеральное питание в объеме менее 50% от расчетной потребности (оценка по шкале GIF 1 балл). У 19% детей не зафиксированы нарушения функции пищеварительной системы. Таким образом, дисфункция желудочно-кишечного тракта составила 55% в структуре синдрома полиорганной недостаточности у пациентов с сепсисом, заняв второе место после дисфункции системы дыхания (табл. 1). Увеличение оценки по шкале GIF имело статистически значимую взаимосвязь с уменьшением 90-дневной выживаемости, коэффициент правдоподобия (LR) — 65,5 (p<0,0001) (рис. 1 на цв. вклейке). Величина оценки по шкале GIF оказывала негативное воздействие на выживаемость одинаково в подгруппах детей с сепсисом и септическим шоком (OR 1,2; 95% CI 0,8—1,9). Среди выживших пациентов с гастроинтестинальной недостаточностью отмечалось увеличение продолжительности заместительной почечной терапии и сроков пребывания в отделении анестезиологии и реанимации (табл. 2). Таким образом, развитие гастроинтестинальных нарушений у детей с сепсисом не только повышало риск неблагоприятного исхода, но и увеличивало затраты на лечение и уход в отделении анестезиологии и реанимации. Тем не менее нас интересовал вопрос, ответить на который с помощью стандартных статистических исследований невозможно. В действительности пациенты с полиорганной недостаточностью могут значительно различаться как по набору основных дисфункций, так и по их выраженности. Полиорганная недостаточность является многофакторной моделью со статистической точки зрения, поэтому исследователю всегда трудно, а подчас и невозможно доказать влияние конкретного фактора в структуре многочисленных факторов и особенностей. Для решения этой задачи мы использовали глубокое машинное обучение. В нейронную сеть ввели все данные о пациенте, включая возраст, основное заболевание, исходную оценку состояния, данные о структуре и выраженности полиорганной недостаточности. После обучения нейронной сети было предложено оценить выраженность полиорганной недостаточности и выживаемость условных пациентов с одинаковым набором дисфункций, за исключением выраженности гастроинтестинальной недостаточности. При оценке выраженности полиорганной недостаточности 4 из 5 нейронных сетей прогнозировали увеличение количества вовлеченных систем по мере увеличения выраженности гастроинтестинальной недостаточности по шкале GIF (табл. 3). Архитектура сети, отражающая взаимосвязь между количеством вовлеченных систем, оценкой по шкале GIF и величиной первичного повреждения (оценкой по алгоритму EVA при поступлении), представлена на рис. 2 на цв. вклейке. Неблагоприятный исход при развитии тяжелой гастроинтестинальной недостаточности (оценка по шкале GIF 3 балла) прогнозировали 4 из 5 нейронных сетей. Архитектура нейронной сети, отражающая взаимосвязь между тяжестью полиорганной недостаточности, оценкой по шкале GIF и неблагоприятным прогнозом, представлена на рис. 3 на цв. вклейке. Таким образом, применение глубокого машинного обучения позволило продемонстрировать негативное влияние гастроинтестинальной недостаточности на течение и исход сепсиса у детей исследуемой популяции.

Таблица 1. Структура полиорганной недостаточности у пациентов с сепсисом

Рис. 1. Взаимосвязь оценки по шкале GIF и 90-дневной выживаемости.

Таблица 2. Влияние гастроинтестинальной недостаточности на промежуточные контрольные точки у выживших пациентов

Примечание. ИВЛ — искусственная вентиляция легких; ОАР — отделение анестезиологии и реанимации.

Таблица 3. Предсказанная выраженность полиорганной недостаточности в зависимости от оценки по шкале GIF

Примечание. ПОН — полиорганная недостаточность.

Рис. 2. Взаимосвязь между количеством систем, вовлеченных в полиорганную недостаточность, оценкой по шкале GIF и первичной оценкой по алгоритму EVA.

Рис. 3. Взаимосвязь между выраженностью полиорганной недостаточности, оценкой по шкале GIF и неблагоприятным прогнозом.

Выводы

1. Гастроинтестинальная недостаточность — одно из наиболее распространенных расстройств в структуре полиорганной недостаточности при сепсисе у детей.

2. Развитие гастроинтестинальной недостаточности негативно влияет на выживаемость детей с сепсисом, а для выживших пациентов увеличивает затраты на дополнительное лечение и уход в отделении реанимации.

3. Необходимо рассматривать развитие гастроинтестинальных расстройств как жизнеугрожающую органную дисфункцию при оценке тяжести состояния у детей с сепсисом.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Третьякова Е.П., Третьяков Д.С., Шень Н.П.

Сбор и обработка материала — Третьякова Е.П.

Статистический анализ данных — Третьякова Е.П., Третьяков Д.С.

Написание текста — Третьякова Е.П.

Редактирование — Третьяков Д.С., Шень Н.П.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.