Модель линейной регрессии для прогнозирования боли при смене повязки при диабетических язвах стопы: разработка, внутренняя валидация и персонализированное обезболивающее лечение

Краткое содержание

В данном исследовании была разработана и валидирована модель линейной регрессии для прогнозирования боли при перевязках диабетических язв стопы у 232 пациентов. Ключевыми предикторами стали площадь язвы, длительность заболевания и показатели по шкале самооценки тревоги (SAS). Персонализированный режим обезболивания на основе данной модели позволил снизить интенсивность боли, повысить приверженность лечению и ускорить заживление язв, что подтверждает эффективность стратегий точного управления болевым синдромом.

Аннотация

В данном исследовании приняли участие 232 пациента с диабетическими язвами стопы (DFU) с целью построения и валидации модели линейной регрессии для прогнозирования боли при смене повязок, а также оценки эффективности персонализированного режима анальгезии на основе этой модели. На первом этапе 160 пациентов были разделены на обучающую выборку (n = 113) и внутреннюю валидационную выборку (n = 47); с помощью многофакторного линейного регрессионного анализа в качестве предикторов интенсивности боли по ВАШ при постоянной смене повязок были определены площадь язвы, длительность существования язвы, стаж диабета и балл по шкале самооценки тревожности (SAS). Модель показала скорректированный R² равный 0,458 и RMSE 1,719 в обучающей выборке, в то время как RMSE в валидационной выборке, интерцепт калибровки, наклон калибровки и AUC для выявления сильной боли составили 2,058, 1,414, 0,721 и 0,913 соответственно. На втором этапе (72 случая) испытуемые были распределены в контрольную и интервенционную группы. Группа интервенции получала персонализированный режим анальгезии на основе стратификации риска по модели, в то время как контрольная группа получала стандартную анальгетическую помощь. Через 4 недели в группе интервенции наблюдался более низкий балл ВАШ при смене повязок по сравнению с контрольной группой (3,83 ± 1,61 против 4,94 ± 1,91, P = 0,010), а также более высокий общий уровень приверженности лечению (86,11% против 63,89%, P = 0,029), более высокая скорость уменьшения площади язвы (41,84% ± 11,01% против 26,22% ± 7,55%, P < 0,001) и более короткое время заживления ран (32,0 [29,0–35,0] против 38,0 [34,0–43,5] дней, P < 0,001). Модель продемонстрировала полезную дискриминационную способность в отношении боли при смене повязок, а персонализированный режим анальгезии на ее основе улучшил краткосрочный контроль боли, приверженность лечению и исходы заживления ран; однако перед внедрением в рутинную клиническую практику необходима внешняя валидация и дальнейшее уточнение калибровки модели.

Введение

Трофические язвы стопы при сахарном диабете (ТЯСД), являющиеся одним из наиболее серьезных хронических осложнений сахарного диабета, характеризуются высоким уровнем заболеваемости, инвалидизации и значительными затратами на здравоохранение, что существенно снижает качество жизни пациентов и увеличивает нагрузку на системы здравоохранения¹. Регулярная смена повязок является важнейшим компонентом лечения ТЯСД, так как она способствует очищению ран, контролю инфекции и восстановлению тканей. Однако боль при смене повязок остается частой клинической проблемой, которая может снизить приверженность лечению, усилить тревожность пациентов и отрицательно повлиять на результаты заживления ран^2,3.

Боль при смене повязок обычно оценивают с помощью визуально-аналоговой шкалы (ВАШ), которая представляет собой простой и широко признанный инструмент измерения интенсивности боли. Тем не менее, ВАШ отражает болевые ощущения пациента после или во время процедуры и не позволяет предсказать ожидаемый уровень боли перед сменой повязок. Кроме того, на субъективную оценку боли могут влиять индивидуальные клинические и психологические характеристики, что ограничивает возможность использования данного метода для проактивного планирования анальгезии^4,5.

Предыдущие исследования показали, что боль при смене повязки у пациентов с диабетическими язвами стопы (DFUs) связана с множеством клинических факторов, включая площадь язвы, глубину язвы, наличие инфекции, длительность заболевания диабетом и такие психологические особенности, как тревожность. Хотя эти исследования позволили лучше понять факторы, связанные с болью, большинство из них было сосредоточено на отдельных предикторах или эксплораторном анализе, и лишь ограниченное внимание уделялось разработке и валидации многофакторных прогностических моделей, пригодных для клинического применения. Кроме того, стратегии персонализированной анальгетической помощи, основанные на результатах прогностических моделей, оценивались крайне редко^6,7.

Прогностические модели, основанные на рутинно доступных клинических переменных, могут помочь клиницистам выявлять пациентов с повышенным риском возникновения боли при смене повязок перед уходом за раной и способствовать индивидуальному планированию анальгезии. Однако модели, предназначенные для клинического применения, требуют надлежащей валидации, и данные одноцентровых исследований с внутренней валидацией следует интерпретировать с осторожностью до проведения внешней валидации.

Таким образом, целью данного исследования была разработка и внутренняя валидация модели линейной регрессии для прогнозирования боли при смене повязок у пациентов с диабетическими язвами стопы с использованием routinely собираемых клинических переменных. Кроме того, в ходе исследования оценивалось, может ли персонализированный режим обезболивания под руководством модели улучшить краткосрочный контроль боли, приверженность лечению и результаты заживления ран (Таблица 1). Сочетая разработку прогностической модели с клинической оценкой стратегии персонализированного обезболивания, данное исследование предоставляет предварительные доказательства в поддержку индивидуального управления болью, признавая при этом необходимость дальнейшей многоцентровой внешней валидации перед внедрением в рутинную клиническую практику.

Протокол

Данное исследование было одобрено Комитетом по этике Второй народной больницы города Ляочэн. До включения в исследование от всех участников было получено письменное информированное согласие. Исследование проводилось в Второй народной больнице города Ляочэн в период с декабря 2021 года по октябрь 2025 года. Используемые реагенты и оборудование перечислены в Таблице материалов.

Объекты исследования
Взрослые пациенты с язвами диабетической стопы (ЯДС) проходили скрининг в соответствии с Практическими рекомендациями по профилактике и лечению язв диабетической стопы. Было подтверждено, что участники достигли возраста как минимум 18 лет, имеют ЯДС, требующую регулярной смены повязок не менее двух раз в неделю, длительность существования язвы составляет не менее 1 недели, а также что они способны понимать и проходить оценку интенсивности боли. Из исследования исключались пациенты с тяжелой органной недостаточностью, злокачественными новообразованиями, аутоиммунными заболеваниями, психическими расстройствами, когнитивными нарушениями, аллергией на исследуемые анальгетики, недавно участвовавшие в другом клиническом исследовании или имеющие тяжелую инфекцию, требующую экстренного хирургического вмешательства. Всем подходящим участникам были разъяснены процедуры исследования, и до включения в группу было получено письменное информированное согласие. Каждому участнику был присвоен уникальный идентификационный номер исследования; демографические и клинические данные фиксировались с использованием стандартизированной индивидуальной регистрационной карты.

Сбор исходных клинических данных
Исходные клинические данные, включая возраст, пол, индекс массы тела, длительность диабета, HbA1c, длительность существования язвы, площадь язвы, глубину язвы, статус инфицирования, уровень образования, наличие хронической боли в анамнезе и показатель по шкале самооценки тревоги (SAS), были зафиксированы до первой смены повязки. Все собранные данные были независимо проверены двумя обученными исследователями. Любые расхождения устранялись путем проверки первичной документации. Затем проверенные данные вносились в электронную базу данных с использованием процесса двойного ввода для верификации.

Стандартизированная процедура перевязки ран
Все стерильные перевязочные материалы были подготовлены до начала процедуры. Участники были размещены в удобном положении с полным открытием пораженной стопы. Предыдущую повязку осторожно удаляли, чтобы минимизировать травматизацию тканей. Рану тщательно промывали стерильным физиологическим раствором, поддерживаемым при температуре 22 °C ± 2 °C. При наличии клинических показаний свободные некротические ткани удаляли с помощью стерильных инструментов. Антибактериальную мазь наносили в соответствии с внутренними рекомендациями учреждения по уходу за ранами. Затем рану закрывали стерильной марлей и фиксировали повязку. Все смены повязок по возможности выполнялись одной и той же сертифицированной медсестрой по уходу за ранами с использованием одной и той же стандартизированной методики. Смены повязок проводились дважды в неделю на протяжении всего периода исследования. Перед завершением процедуры подтверждали полное покрытие раны и надежную фиксацию повязки.

Оценка боли при смене повязки
Сразу после каждой смены повязки участникам предлагалось оценить интенсивность боли по визуально-аналоговой шкале (ВАШ). Принцип работы ВАШ был разъяснен: показатель 0 соответствовал отсутствию боли, а показатель 10 — максимально возможной силе боли. Оценка боли регистрировалась после трех последовательных смен повязок, после чего для каждого участника рассчитывался средний балл по ВАШ. Этот средний балл использовался в качестве итогового показателя боли при смене повязки. Перед записью итогового балла подтверждалось понимание участником метода оценки по ВАШ.

Фотофиксация раны
Перед получением изображений рана была очищена. Участники были размещены в удобном положении с полным обнажением раны. Рядом с раной была размещена стерильная метрическая линейка для калибровки изображений. Фотографии раны делались с использованием одной и той же цифровой камеры при идентичных условиях освещения. Камера располагалась перпендикулярно (90°) к поверхности раны и находилась на постоянном расстоянии примерно 30 cm от нее. Все фотографии были сохранены в формате JPEG без сжатия и помечены идентификационным номером участника и датой обследования. Перед принятием каждого снимка проверялось, что весь край раны и калибровочная линейка четко видны.

Измерение площади язвы с помощью ImageJ
Каждая фотография раны была открыта в программном обеспечении ImageJ. Масштаб изображения был откалиброван с помощью метрической линейки, имеющейся на фотографии, путем выбора Analyze (Анализ) → Set Scale (Установить масштаб). Весь край раны был тщательно обведен с помощью инструмента Polygon Selection (Полигональное выделение), а площадь язвы была измерена путем выбора Analyze (Анализ) → Measure (Измерить). Площадь язвы записывалась в cm². Каждое измерение повторяли дважды, и среднее значение использовали для статистического анализа. Анализ изображений повторяли в тех случаях, когда границы раны не удавалось определить четко.

Персонализированный режим обезболивающей терапии
Участники, у которых прогнозировался показатель по визуально-аналоговой шкале (VAS) <4, были классифицированы как группа низкого риска; им обеспечивали психологическую поддержку, стандартный уход за раной, бережные техники смены повязок и музыкальную терапию во время перевязок. Стандартные профилактические анальгетики данной группе не назначались.

Участники, у которых ожидался балл по ВАШ от 4 до 6, были классифицированы как группа умеренного риска. За 30 мин до каждой смены повязки назначались пероральные капсулы ибупрофена с замедленным высвобождением (0.3 g). Проводились упражнения по управляемому абдоминальному дыханию, а также на 10 мин перед сменой повязок прикладывался холодный компресс вокруг раны при температуре 4–8 °C.

Участники, у которых прогнозировался балл по ВАШ ≥7, были классифицированы как группа высокого риска. Перорально вводили капсулы ибупрофена с замедленным высвобождением (0,3 g) за 30 min до смены повязки, а также применяли методы когнитивно-поведенческой подготовки и техники отвлечения внимания. Если балл по ВАШ оставался ≥7, в качестве анальгезии спасения в соответствии с внутренними протоколами учреждения вводили флурбипрофен аксетил внутривенно (50 mg). Все назначенные вмешательства проводились перед каждой плановой сменой повязки. Факт выполнения назначенного анальгетического вмешательства подтверждался до начала процедуры смены повязки.

Оценка результатов
Показатели по визуально-аналоговой шкале (ВАШ) регистрировали в начале исследования и через 4 недели. Площадь язвы измеряли в начале исследования и через 4 недели с помощью ImageJ. Процент уменьшения площади язвы рассчитывали по следующей формуле: Уменьшение площади язвы (%) = [(Площадь язвы в начале исследования − Площадь язвы на 4-й неделе) / Площадь язвы в начале исследования] × 100. Время заживления раны фиксировали с момента начала вмешательства до полной эпителизации. В течение всего исследования контролировали приверженность лечению и регистрировали нежелательные явления, включая желудочно-кишечный дискомфорт, головокружение и сонливость. Полная эпителизация подтверждалась двумя опытными клиницистами по уходу за ранами независимо друг от друга перед документацией времени заживления раны.

Контроль качества
Все исследователи прошли обучение до начала исследования. На протяжении всего исследования соблюдались стандартные операционные процедуры. Клинические данные были проверены с помощью независимого процесса двойного ввода. По возможности в помещении для проведения клинической оценки поддерживалась температура 22 °C ± 2 °C. Перед анализом в программе ImageJ проводился просмотр фотографий ран для проверки надлежащего качества изображений. Измерения в ImageJ выполнялись обученными исследователями, которые не знали о распределении групп лечения.

Статистический анализ
Все проверенные данные были введены в базу данных исследования после завершения двойного ввода для верификации. Статистический анализ проводили с использованием IBM SPSS Statistics версии 26.0. Непрерывные переменные представляли в виде среднего значения ± стандартного отклонения (SD) или медианы (межквартильный размах [IQR]) в зависимости от распределения данных, в то время как категориальные переменные представляли в виде частот и процентов. Перед проведением статистических тестов оценивали нормальность распределения данных. Для выявления переменных, связанных с болью при смене повязки, проводили одномерный линейный регрессионный анализ; подходящие переменные включали в многофакторную модель линейной регрессии в соответствии с заранее определенными критериями отбора. Окончательная прогностическая модель была построена с использованием коэффициентов регрессии, полученных в результате многофакторного анализа. Внутреннюю валидацию проводили методом бутстрэп-ресемплинга с 1 000 итераций. Необходимый размер выборки рассчитывали с помощью PASS версии 15.0. Двустороннее P < 0.05 считалось статистически значимым. Перед представлением окончательной прогностической модели проверяли полноту данных и подтверждали все допущения для линейной регрессии.

Результаты

Однофакторный анализ факторов, влияющих на боль
В соответствующие анализы были включены все 160 пациентов с 1-й стадией и все 72 пациента со 2-й стадией. Данные по первичному исходу отсутствовали, импутация не проводилась. В когорте разработки модели средний балл по ВАШ при смене повязки среди 160 пациентов составил 6,08 ± 2,40. Используя медианное значение в качестве точки отсечения, пациентов разделили на группу с высоким уровнем боли (ВАШ > 6, n = 64) и группу с низким уровнем боли (ВАШ ≤ 6, n ...

Обсуждение

В данном протоколе описываются разработка, внутренняя валидация и предварительная клиническая оценка модели линейной регрессии для прогнозирования боли при смене повязок у пациентов с диабетическими язвами стопы (ДЯС). Благодаря интеграции стандартных клинических переменных с режимом анальгетического ухода, стратифицированным по риску, протокол предлагает стандартизированный алгоритм действий для выявления пациентов, которые могут испытывать более сильную боль при смене повязок, и реализации индивидуальных стратегий купи...

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Цифровая камера	Canon (China) Co., Ltd. (Китай)	EOS 850D	Использовалась для получения изображений ран в высоком разрешении для измерения площади язвы с помощью программного обеспечения ImageJ
Электронные весы	Omron Healthcare (China) Co., Ltd. (Китай)	HN-289	Использовались для измерения массы тела пациентов для расчета ИМТ, который был включен в качестве потенциального влияющего фактора
Флурбипрофен аксетил, раствор для инъекций	Beijing Tide Pharmaceutical Co., Ltd. (Китай)	20220820	Спецификация: 50mg/флакон; дополнительное внутривенное введение при VAS ≥ 7 во время смены повязки в группе высокого риска
Анализатор гликированного гемоглобина	Roche Diagnostics Products (Shanghai) Co., Ltd. (Китай)	Cobas c513	Использовался для определения уровней HbA1c у пациентов, которые были включены в анализ факторов влияния, связанных с диабетом
Ибупрофен, капсулы с пролонгированным высвобождением	Fenbid Pharmaceutical Co., Ltd. (Китай)	20220612	Спецификация: 0,3g/капсула; использовались для пероральной анальгезии в группе умеренного риска и контрольной группе, вводились за 30 минут до смены повязки
Программное обеспечение для анализа изображений ImageJ	Национальные институты здравоохранения (NIH, США)	1.53k	Использовалось для точного измерения площади раны по полученным изображениям и расчета скорости сокращения площади язвы
Шприц для внутримышечных инъекций	Jiangsu Changfeng Medical Technology Co., Ltd. (Китай)	5ml/шт	Использовался для внутримышечного введения трамадола гидрохлорида в контрольной группе при возникновении сильной боли
Шприц для внутривенных инъекций	Shandong Weigao Group Medical Polymer Products Co., Ltd. (Китай)	10ml/шт	Использовался для дополнительного внутривенного введения флурбипрофена аксетила в группе высокого риска
Медицинские ватные тампоны	Sinocare Inc. (Китай)	20221208	Использовались для вспомогательной очистки ран и нанесения препаратов для обеспечения стерильности манипуляций
Медицинский стадиометр	Shanghai Rongshun Medical Technology Co., Ltd. (Китай)	RS-200	Использовался для измерения роста пациентов для расчета ИМТ
Физраствор (0,9% раствор хлорида натрия для инъекций)	Sichuan Kelun Pharmaceutical Co., Ltd. (Китай)	20221122	Спецификация: 0,9%; использовался для ирригации и очистки ран с целью удаления некротических тканей
Парацетамол и оксикодон гидрохлорид, таблетки	Pfizer Pharmaceuticals Ltd. (США)	20220715	Состав: 325mg парацетамола + 5mg оксикодона/таблетка; использовались для пероральной анальгезии в группе высокого риска, вводились за 30 минут до смены повязки
Парацетамол, таблетки	Sino-US Tianjin SmithKline & French Pharmaceutical Co., Ltd. (Китай)	20220506	Спецификация: 0,5g/таблетка; использовались для пероральной анальгезии в группе низкого риска, вводились за 30 минут до смены повязки
Программное обеспечение для расчета размера выборки PASS	NCSS LLC (США)	15	Использовалось для расчета размера выборки для этапов разработки модели и валидации протокола на основе основного показателя исхода (балл по VAS)
Алгометр давления	Beijing Jiehui Technology Co., Ltd. (Китай)	JHPT-100	Использовался для измерения порога болевой чувствительности пациентов и получения количественных данных для анализа факторов, влияющих на боль
Собственная шкала приверженности лечению	собственная разработка (Cronbach’s α=0,86)	20220220	Шкала от 0 до 100 баллов; использовалась для оценки приверженности пациентов к смене повязок, приему лекарств и вмешательствам (≥80 баллов = полная приверженность)
Шкала самооценки тревоги (SAS)	Стандартизированные шкалы психологической оценки (Китайская ассоциация психического здоровья)	20220215	Использовалась для оценки уровня тревоги пациентов; количественные показатели SAS были включены в качестве влияющего фактора
Антибактериальная мазь с ионами серебра	Hangzhou Yiqingchuang Biotechnology Co., Ltd. (Китай)	20221016	Использовалась для антибактериальной защиты ран; наносилась на раны перед наложением повязки в обеих группах
Статистическое программное обеспечение SPSS	IBM Corporation (США)	26	Использовалось для ввода данных и статистического анализа (t-критерий, ANOVA, логистическая регрессия и т. д.)
Стерильная марля	Zhende Medical Products Co., Ltd. (Китай)	20221105	Использовалась для закрытия ран и перевязки; основной расходный материал для смены повязки
Стерильная марлевая салфетка	Jiangsu Yuyue Medical Equipment & Supply Co., Ltd. (Китай)	20221110	Использовалась для оборачивания стерильных пакетов со льдом во избежание прямого контакта с кожей при холодном компрессе
Стерильный пакет со льдом	Qingdao Hainuo Biotechnology Co., Ltd. (Китай)	20220418	Использовался для локального холодного компресса на раны в группе умеренного риска; применялся с обмоткой из стерильной марли для предотвращения обморожения кожи
Трамадол гидрохлорид, раствор для инъекций	Grünenthal GmbH (Германия)	20220910	Спецификация: 100mg/флакон; использовался в качестве экстренной анальгезии путем внутримышечного введения в контрольной группе при возникновении сильной боли
Визуально-аналоговая шкала (VAS) для оценки боли	Собственная разработка (на основе международных стандартных шаблонов)	20220210	Шкала от 0 до 10 баллов; использовалась для субъективной оценки боли пациентами во время смены повязки; регистрировалась 3 раза подряд с последующим вычислением среднего значения