Сокращения, использованные в статье:

КИ — кохлеарная имплантация

СППР — система поддержки принятия решения

ИНС — искусственные нейронные сети

Общеизвестно, что врожденная и рано приобретенная потеря слуха влечет за собой речевые, интеллектуальные и социально-психологические нарушения в развитии ребенка. Существенные достижения перинатальной медицины способствуют росту детской инвалидности, обусловленной в том числе и патологией слуха. Слуховые нарушения являются серьезным препятствием для гармоничного развития речи и личности ребенка [1].

Единственным методом реабилитации больных с тотальной глухотой является КИ. В настоящее время в мире насчитывается более 350 000 пользователей кохлеарных протезов. На сегодняшний день в России кохлеарные импланты используют более 7000 пациентов [2].

Отбор пациентов на КИ до настоящего времени осуществляется согласно Приказу № 494 от 13.10.05 Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию «Об утверждении критериев и состава рабочей группы по отбору пациентов на проведение операции по кохлеарной имплантации». Указанные критерии отбора кандидатов на КИ в отдельных случаях ограничивают потенциальные возможности тех пациентов, возраст и анамнез заболевания которых не соответствуют условиям регламентирующего документа.

В России за последние годы увеличилось количество пользователей систем КИ как у детей раннего возраста, так и среди подростков с долингвальной глухотой, оперированных после 7-летнего возраста. Целесообразность проведения КИ у подростков и у детей со сложными сочетанными заболеваниями является спорной.

В последние годы в медицине для стандартизации результатов и оценки прогноза все чаще используются нейросетевые технологии, которые имеют ряд преимуществ перед стандартными статистическими методами. Так, самоорганизующиеся нейросети легко справляются с задачей поиска структуры данных, т. е. способны определить для каждого объекта необходимый класс, к которому он принадлежит. Исследуемые объекты объединяются в один кластер по принципу похожести исследуемых признаков. Работа с нейросетью для конечного пользователя не требует специальных знаний, необходимо лишь наличие персонального компьютера со специальной программой для ввода отправных данных.

Цель исследования — повышение эффективности отбора кандидатов на КИ, улучшение качества реабилитации пациентов и определение прогностических критериев КИ.

В исследование включены 110 пациентов, которым произведена КИ: в возрасте до 2 лет — 34 (31%), от 2 до 3 лет — 17 (15%), от 3 до 4 лет — 15 (14%), от 4 до 5 лет — 12 (11%), от 5 до 10 лет — 17 (15%), старше 10 лет — 15 (14%). Обследование включало сбор анамнеза, осмотр ЛОР-органов, аудиологическое обследование (аудиометрия, акустическая импедансометрия, регистрация отоакустической эмиссии и коротколатентных слуховых вызванных потенциалов), рентгенологическое обследование (компьютерная томография височных костей), психолого-педагогическое тестирование.

По этиологическому фактору пациенты распределялись следующим образом: 52 пациента с врожденной несиндромальной тугоухостью, обусловленной различными мутациями в гене GJB2, 10 — после перенесенного менингита, 3 — с аномалией развития улитки, 7 — после перенесенной внутриутробной инфекции, 13 детей с недоношенностью III — IV степени, 10 — с тяжелыми формами перинатального поражения ЦНС, 15 — с неуточненной этиологией заболевания.

Большая часть пациентов (86) использовали до операции сверхмощные цифровые слуховые аппараты бинаурально сроком до 6 мес в 31 случае и более 6 мес — в 55 случаях. Все дети имели опыт слухоречевой работы на занятиях у сурдопедагога. Не были слухопротезированы 24 пациента. В их число вошли 8 детей, оглохших после перенесенного менингита и прооперированных в сроки от 1,5 до 4 мес после выздоровления. В 16 случаях дети не успели слухопротезироваться, так как КИ была проведена в возрасте от 9 до 14 мес жизни после предварительного генетического обследования и подтверждения мутации в гене GJB2.

Всем пациентам исследуемой группы проводилось психолого-педагогическое тестирование до КИ и через 3, 6, 12, 18, 24 мес после КИ с использованием батареи тестов EARS в русскоязычной версии [1—4]. Тест № 1 (Т1) — для оценки развития способности слышать (обнаруживать и различать) неречевые звуки и голос, в тесте № 2 (Т2) оценивалось восприятие слоговой структуры слова в закрытом выборе из 12 слов, различающихся числом слогов, в тесте № 3 (Т3) — узнавание 12 односложных слов в закрытом выборе.

Исследование эффективности операции в каждой возрастной группе через 3, 6, 12, 18 и 24 мес после КИ осуществлялось с помощью одновыборочных критериев Вилкоксона и Манна—Уитни.

Анализ динамики состояния пациентов в каждой возрастной группе показал, что результаты Т1, Т2, Т3 повышались на каждой последующей контрольной точке исследования, а изменения результатов тестов были статистически значимы (р=0,05) по каждой возрастной группе. При этом соседние по возрасту группы практически не имели отличий. Чем больше различие по возрасту, тем больше было статистически значимых отличий между группами. Объединение соседних возрастных групп в крупные классы не обеспечивало более глубоких различий.

Чтобы оценить влияние совокупности факторов на качество реабилитации пациентов после КИ и выделить классы, характеризующие степень эффективности проведенного лечения, мы применили математическую модель — систему искусственных нейронных сетей. Для классификации данных был создан слой Кохонена в пакете прикладных программ Matlab R2014 [5]. Исходными данными для построения нейросети служили результаты тестов Т1—Т3 до КИ 110 пациентов в возрасте от 6 мес до 17 лет. Была выбрана гексагональная топология сети 2×2 с 4 нейронами. Согласно правилам построения ИНС, заданное число входов на каждом временно́м этапе разнилось и составляло 3 до КИ, 6 — через 3 мес после КИ, 9 — через 6 мес, 12 — через 12 мес, 15 — через 18 мес, 18 — через 24 мес после КИ.

Исходная выборка из 110 пациентов с помощью слоя Кохонена была разбита на 4 кластера, каждый из которых был обозначен номером от 1 до 4. В зависимости от средних значений результатов Т1, Т2, Т3, каждому кластеру были присвоены названия «успешные», «перспективные», «среднеперспективные», «сложные». Состав классов отражен в таблице.

Как видно из таблицы, в кластерах «успешные», «перспективные», «среднеперспективные» на протяжении исследования постоянно увеличивалось количество пациентов, достигая максимума к 24 мес наблюдения. В кластере «сложные», напротив, количество детей в конце наблюдения уменьшилось в 4 раза, что обусловлено успешностью реабилитации и переходом пациентов в кластеры с лучшим результатом.

Нами проанализирована совокупность факторов, способных влиять на результат КИ.

Так, анализ возрастного состава пациентов в начале исследования показал, что более 50% детей младшей возрастной группы отнесены к классу «среднеперспективные» и «сложные». Группы «успешные» и «перспективные» представлены преимущественно детьми от 5 до 10 лет и старше 10 лет. К 24 мес наблюдений в группах «успешные», «перспективные» и «среднеперспективные» число детей младшей возрастной группы (от 1 года до 5 лет) значительно выросло, но доля детей от 5 до 10 лет и старше 10 лет по-прежнему велика. Среди пациентов кластера «сложные» велико количество детей до 2 лет (от 37,04 до 47,62%) за весь период наблюдения и несколько меньше детей до 4 лет. Количество пациентов от 5 до 10 лет через 24 мес стало значительно меньше и не превышало 16,3%. Пациенты старше 10 лет в кластере «сложные» отсутствовали в течение всего периода наблюдения.

В группу «успешные» в течение всего исследования вошли дети, слухопротезированные до КИ, за исключением 2 пациентов с постлингвальной глухотой.

Группа «сложные» в большей степени представлена пациентами без опыта ношения слуховых аппаратов. Однако спустя 6—9 мес наблюдения отмечается миграция пациентов из данной категории в группы «перспективные» и «среднеперспективные», и к 24 мес после операции их число уменьшилось до 25%.

Разница в результатах тестов у детей с нулевым опытом слухопротезирования и опытом в 6 мес была невелика в начале исследования, большинство детей отнесены к классу «сложные». Однако спустя 24 мес после КИ подавляющее большинство обследованных перешли в классы «перспективные» и «среднеперспективные» (46,2 и 42,3% соответственно).

Анализ результатов тестов с учетом этиологического фактора показал, что в группы с положительным результатом реабилитации («успешные», «перспективные» и «среднеперспективные») в течение всего периода наблюдения вошли преимущественно прелингвально оглохшие дети с генетическим происхождением заболевания или с постлингвальной глухотой различного происхождения. Необходимо отметить, что среди пациентов с хорошими результатами реабилитации отсутствовали дети с расстройством психики и ДЦП.

Наибольшая этиологическая разнородность была представлена в группе «сложные» в начале наблюдения. До К.И. преобладали дети с генетической тугоухостью (36). Их количество постепенно уменьшалось к 24 мес после КИ до 6 человек, что связано с возрастным составом пациентов. Дети раннего возраста не в состоянии выполнить речевые тесты. Так, в начале исследования в этот класс вошли 30 детей, прооперированных до 2 лет. По мере развития ребенка к 24 мес наблюдения в классе оставалось только 6 детей, из которых 4 были прооперированы в возрасте 8—10 мес. Лишь у 2 пациентов с генетической тугоухостью, прооперированных до 2 лет, отмечался выраженный регресс, что связано с постепенным развитием аутизма.

Среди пациентов с неизвестным этиологическим фактором, внутриутробным инфицированием также отмечалась тенденция к уменьшению числа детей к концу наблюдения за счет перехода в класс «перспективные» и «среднеперспективные». У пациентов с перинатальным поражением ЦНС и недоношенностью тенденция к переходу в другой класс была значительно меньше. Лишь единичные пациенты к 24 мес наблюдения смогли перейти в прогрессивные группы. У данной категории пациентов в 5 случаях имели место тяжелые неврологические нарушения (ДЦП) и у 8 детей наблюдалось развитие психических нарушений различной степени выраженности.

Дети с врожденной аномалией улитки и потерявшие слух вследствие менингита распределились между кластерами в равных долях, что свидетельствует о большой вариабельности возможных результатов при данной патологии.

С помощью ИНС (слоя Кохонена) стало возможным определить прогностические критерии и осуществить прогнозирование отдаленных результатов КИ, что позволило осуществить выбор тактики лечения и улучшить качество реабилитации пациентов после КИ.

Проведенные исследования показали, что на послеоперационный результат в большей мере влияет совокупность нескольких факторов (этиология, предшествующий опыт слухопротезирования, возраст пациентов до 2 лет), чем отдельно взятые факторы. Наилучшие результаты были получены у пациентов с наследственной тугоухостью, неуточненной причиной глухоты и у постлингвально оглохших детей.

Использование слухового аппарата до КИ детьми старше 5 лет дольше 6 мес улучшает результаты послеоперационной реабилитации. Отсутствие у кандидатов на КИ слухового опыта и длительность использования ими слухового аппарата менее 6 мес делает результаты реабилитации после операции одинаковыми.

Результаты сурдопедагогического тестирования, проведенного после КИ, у детей до 3 лет зависят от возраста, в последующем возрастном периоде разница нивелируется. При отборе пациентов любого возраста для КИ следует учитывать весь комплекс сопутствующих факторов.

Математическая модель искусственных нейронных сетей (слой Кохонена), примененная в послеоперационном периоде, позволяет прогнозировать отдаленные результаты реабилитации, повышая эффективность реабилитации пациентов после К.И. Простота метода искусственных нейронных сетей дает возможность использовать его в любом медицинском учреждении.

Конфликт интересов отсутствует.