Модель прогнозирования риска развития язв стопы при диабете

Введение Язвы стопы при сахарном диабете (СД) являются частым и серьезным осложнением, которое может привести к инфекции, ампутации и повышению смертности. Раннее выявление пациентов с высоким риском имеет решающее значение для внедрения профилактических мер на ранней стадии. Количество людей с СД увеличивается во всем мире: с 540 миллионов в 2021 году до предполагаемых 780 миллионов к 2045 году. Язвы стопы причиняют значительные страдания человеку и влекут за собой существенные расходы для системы здравоохранения.

Несмотря на национальные рекомендации, предписывающие регулярные структурированные осмотры стоп и классификацию риска для оценки вероятности развития язв стопы, существующие модели риска не учитывают сложные взаимодействия между факторами риска и социально-экономическими факторами, такими как семейное положение, уровень образования и место жительства.

Достижения, основанные на данных, и искусственный интеллект (ИИ) открывают новые возможности для уточнения идентификации риска, но их использование в прогнозировании риска диабетических язв стопы остается ограниченным. Потребность в скрининге стоп значительна. В Швеции насчитывается примерно 600 000 пациентов с СД, и половина из них живет с повышенным риском из-за повреждения нервов стоп. Это означает, что, исходя из уровня риска, около 300 000 пациентов в Швеции могут нуждаться в профилактических вмешательствах, включая медицинский уход за стопами, индивидуальную обувь и доступ к специализированной помощи для тех, у кого есть язвы стопы. Усиление профилактических мер подчеркивается в ориентированном на человека и интегрированном пути оказания помощи людям с диабетом, имеющим высокий риск развития язв стопы. Однако в настоящее время отсутствует точная идентификация риска язв стопы.

Профилактика приводит не только к хорошему качеству жизни человека, но и к снижению затрат на здравоохранение. По оценкам Рагнарссона Теннвалла, трудно заживающая язва обходится примерно в 100 000 шведских крон в год, в то время как ампутация стоит около 300 000–500 000 шведских крон. Учитывая распространенность язв стопы в 5% среди пациентов с диабетом, годовые затраты на лечение язв составляют 3 миллиарда шведских крон. Кроме того, согласно данным реестра качества SwedAmp, расходы на ампутации составляют примерно 750 миллионов шведских крон.

Цель исследования — разработать, протестировать и валидировать прогностические модели (статистические и на основе ИИ) для выявления пациентов с СД, подверженных риску развития язв стопы. Модели будут основаны на ретроспективных данных электронных медицинских карт из первичной медико-санитарной помощи в регионе Вестра-Гёталанд (VGR), а также на данных Статистического управления Швеции (SCB) относительно демографических факторов, таких как семейное положение, уровень образования, род занятий и место жительства.

Методы Исследование имеет два методологических подхода: моделирование на основе ИИ и статистическое моделирование.

Подход на основе ИИ Будут разработаны модели машинного обучения для прогнозирования пациентов с риском развития диабетических язв стопы. Модели будут обучаться с использованием перекрестной проверки на большом наборе данных, в котором переменные будут итеративно исключаться. Для количественной оценки неопределенности в прогнозах на уровне пациента будет использоваться конформное прогнозирование. Полученные модели будут проанализированы для выявления наиболее сильных предикторов и будут сравниваться с классическим статистическим моделированием и выводами из литературы.

Этапы моделирования на основе ИИ:

Извлечение данных: Данные электронных медицинских карт из первичной медико-санитарной помощи VGR, дополненные социодемографическими данными от SCB.

Обработка данных: Использование, среди прочих переменных, диагностических кодов (МКБ-10), кодов медицинских вмешательств (KVÅ коды), типов визитов, частоты визитов, параметров ЭКГ и данных свободного текста для построения предикторов.

Разработка модели: Прогностические модели будут разрабатываться и обучаться с использованием перекрестной проверки. Меры неопределенности будут генерироваться с помощью конформного прогнозирования.

Валидация: Для проверки производительности модели (чувствительность, специфичность, положительная прогностическая ценность [PPV]) будет использована отдельная когорта.

Интерпретация: Модели будут рассмотрены на предмет прозрачности и клинической интерпретируемости в сотрудничестве с представителями пациентов, клиницистами и исследователями.

Результаты статистических моделей и моделей на основе ИИ будут сравниваться с учетом их соответствующих сильных и слабых сторон.

Статистическое моделирование Будут проанализированы две популяции: пациенты с диабетом без язв стопы и пациенты с диабетом с язвами стопы. Будут выявлены совместная вариация и причинно-следственные связи между факторами риска и язвами стопы. Будет разработана модель, описывающая причинно-следственные пути, ведущие к развитию язвы, и будет проанализирована ее определенность и неопределенность.