Прогнозирование нарушения легочного газообмена в постковидном периоде с использованием методов машинного обучения

Введение. Окончание острой фазы COVID-19 не означает полного выздоровления.

Цель. Прогнозирование вероятности возникновения нарушения легочного газообмена в постковидном периоде у пациентов, перенесших COVID-19 с вирус-ассоциированным поражением легких.

Материалы и методы. Проведено обсервационное ретроспективное поперечное исследование, в которое включено 316 пациентов с продолжающимся симптоматическим COVID-19 при условии сохраняющихся изменений легочной ткани по результатам компьютерной томографии органов грудной клетки (КТ), в том числе 246 (78%) мужчин без сопутствующей бронхолегочной патологии в анамнезе. Были выполнены форсированная спирометрия, бодиплетизмография, диффузионный тест.

Результаты. В целом по группе медианы вентиляционных показателей были в пределах нормы. Однако у 78 (25%) пациентов выявлен рестриктивный тип вентиляционных нарушений, у 23 (7%) – обструкция дыхательных путей, у 174 (55%) – снижение диффузионной способности легких (DL_CO). Общая группа была разделена на две подгруппы в зависимости от величины DLCO: подгруппа 1 – DL_CO в пределах нормы, подгруппа 2 – DL_CO снижен. Анализ DL_CO между подгруппами показал статистически значимые различия по длительности от начала заболевания (ниже во 2 подгруппе) и по площади поражения легких в острый период COVID-19 (КТ_макс) (больше во 2 подгруппе). По полу, возрасту, ИМТ между подгруппами различий выявлено не было. При проведении анализа отношения шансов показано, что шанс снижения DL_CO увеличивался в 6,5 раза при КТ_макс более 45%, в 4 раза при длительности от начала заболевания менее 225 дней, и в 1,9 раза, если возраст моложе 63 лет. Мужской пол и ИМТ не оказывали влияния на DL_CO в постковидном периоде. При интеграции выявленных предикторов в единую логистическую регрессионную модель, точность модели составила 81%, чувствительность – 82%, специфичность 80%.

Заключение. Согласно построенной нами модели КТ_макс более 45%, период от начала COVID-19 менее 225 дней и возраст моложе 63 лет являются важными прогностическими факторами снижения DL_CO в постковидном периоде.

1. Sanchez-Ramirez D.C., Normand K., Zhaoyun Y., Torres-Castro R. Long-Term Impact of COVID-19: A Systematic Review of the Literature and Meta-Analysis // Biomedicines. 2021. Vol.9, Iss.8. Article number: 900. https://doi.org/10.3390/biomedicines9080900

2. Черняк А.В., Карчевская Н.А., Савушкина О.И., Мустафина М.Х., Синицын Е.А., Калманова Е.Н., Самсонова М.В., Зарянова Е.А., Зыков К.А. Функциональные изменения системы дыхания у пациентов, перенесших COVID19-ассоциированное поражение легких // Пульмонология. 2022. Т.32, №4. С.558–567. https://doi.org/10.18093/08690189-2022-32-4-558-567

3. Huang L., Yao Q., Gu X., Wang Q., Ren L., Wang Y., Hu P., Guo L., Liu M., Xu J., Zhang X., Qu Y., Fan Y., Li X., Li C., Yu T., Xia J., Wei M., Chen L., Li Y., Xiao F., Liu D., Wang J., Wang X., Cao B. 1-year outcomes in hospital survivors with COVID-19: a longitudinal cohort study // Lancet. 2021. Vol.398, Iss.10302. P.747–758. https://doi.org/10.1016/S01406736(21)01755-4

4. Спирометрия: методическое руководство. М.: Российское респираторное общество, 2021. URL: https://spulmo.ru/upload/spirometriya_18_02_2022_extEd.pdf?t=1

5. Graham B.L., Steenbruggen I., Miller M.R., Barjaktarevic I.Z., Cooper B.G., Hall G.L., Hallstrand T.S., Kaminsky D.A., McCarthy K., McCormack M.C., Oropez C.E., Rosenfeld M., Stanojevic S., Swanney M.P., Thompson B.R. Standardization of Spirometry 2019 Update. An Official American Thoracic Society and European Respiratory Society Technical Statement // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2019. Vol.200, Iss.8. Р.:e70–e88. https://doi.org/10.1164/rccm.201908-1590ST

6. Wanger J., Clausen J.L., Coates A., Pedersen O.F., Brusasco V., Burgos F., Casaburi R., Crapo R., Enright P., van der Grinten C.P., Gustafsson P., Hankinson J., Jensen R., Johnson D., Macintyre N., McKay R., Miller M.R., Navajas D., Pellegrino R., Viegi G. Standardisation of the measurement of lung volumes // Eur. Respir. J. 2005. Vol.26, Iss.3. P.511– 522. https://doi.org/10.1183/09031936.05.00035005

7. Graham B.L., Brusasco V., Burgos F., Cooper B.G., Jensen R., Kendrick A., MacIntyre N.R., Thompson B.R., Wanger J. 2017 ERS/ATS Standards for single-breath carbon monoxide uptake in the lung // Eur. Respir. J. 2017. Vol.49, Iss.1. Article number: 1600016. https://doi.org/10.1183/13993003.00016-2016

8. Quanjer P.H., Tammeling G.J., Cotes J.E., Pedersen O.F., Peslin R., Yernault J.C. Lung volumes and forced ventilatory flows. Report Working Party Standardization of Lung Function Tests, European Community for Steel and Coal. Official Statement of the European Respiratory Society // Eur. Respir. J. 1993. Vol.6, Suppl.16. Р.5–40. https://doi.org/10.1183/09041950.005s1693

9. Савушкина О.И., Черняк А.В., Крюков Е.В. Кулагина И.Ц., Самсонова М.В., Калманова Е.Н., Зыков К.А. Функциональные нарушения системы дыхания в период раннего выздоровления после COVID-19 // Медицинский алфавит. 2020. №25. С.7‒12. https://doi.org/10.33667/2078-5631-2020-25-7-12

10. Савушкина О.И., Черняк А. В., Крюков Е.В., Асеева Н.А., Зайцев А.А. Динамика функционального состояния системы дыхания через 4 месяца после перенесенного COVID-19 // Пульмонология. 2021. Т.31, №5. С.580– 587. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2021-31-5-580-587

11. So M., Kabata H., Fukunaga K., Takagi H., Kuno T. Radiological and functional lung sequelae of COVID-19: a systematic review and meta-analysis // BMC Pulm. Med. 2021. Vol.21. Article number: 97. https://doi.org/10.1186/s12890021-01463-0

12. Patel B.V., Arachchillage D.J., Ridge C.A., Bianchi P., Doyle J.F., Garfield B.,Ledot S., Morgan C., Passariello M., Price S., Singh S., Thakuria L., Trenfield S., Trimlett R., Weaver C., Wort S.J., Xu T., Padley S.P.G., Devaraj A., Desai S.R. Pulmonary Angiopathy in Severe COVID-19: Physiologic, Imaging, and Hematologic Observations // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2020. Vol.202, Iss.5. P.690–699. https://doi.org/10.1164/rccm.202004-1412OC

13. Золотницкая В.П., Титова О.Н., Кузубова Н.А., Амосова О.В., Сперанская А.А. Изменения микроциркуляции в легких у пациентов, перенесшихCOVID-19 // Пульмонология. 2021. Т.31, №5. С.588–597. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2021-31-5-588-597

14. Карчевская Н.А., Скоробогач И.М., Черняк А.В., Мигунова Е.В., Лещинская О.В., Калманова Е.Н., Буланов А.Ю., Островская Е.А., Костин А.И., Никулина В.П., Кравченко Н.Ю., Белевский А.С., Петриков С.С. Результаты отдаленного обследования пациентов после COVID-19 // Терапевтический архив. 2022. Т.94, №3. С.378–388. https://doi.org/10.26442/00403660.2022.03.201399