Choroba koronawirusowa 2019 (covid-19)
Rokowania, prognozy i postęp choroby
Wczesna identyfikacja pacjentów z COVID-19 zagrożonych ciężkim przebiegiem jest kluczowa dla optymalizacji opieki medycznej i alokacji zasobów. W literaturze opisano ponad 600 modeli prognostycznych, z których najczęściej oceniano śmiertelność (w 152 badaniach, 48,4%). Najważniejsze wskaźniki prognostyczne to m.in. liczba limfocytów i płytek krwi, poziom kreatyniny, IL-6, prokalcytoniny, D-dimerów, ferrytyny, LDH, CRP, aminotransferaz (AST, ALT), troponiny T wysokiej czułości, albuminy i kinazy kreatynowej. Czynniki kliniczne o istotnym znaczeniu to wiek (najsilniejszy czynnik ryzyka), choroby współistniejące (POCHP, choroby układu krążenia, nadciśnienie), duszność, zaburzenia świadomości oraz status szczepienia. Modele oparte na uczeniu maszynowym, wykorzystujące m.in. poziom albuminy, LDH, wiek i liczbę neutrofili, osiągają wysoką skuteczność prognostyczną (AUC do 0,905). Wśród zwalidowanych narzędzi prognostycznych wyróżnia się modele Qcovid, PRIEST, Carrs, ISARIC4C, Xie oraz ALDCC, które uwzględniają dane kliniczne i laboratoryjne przy przyjęciu pacjenta.
- Choroba koronawirusowa 2019 (COVID-19): Rokowanie (przewidywanie wyników)
- Modele prognostyczne w COVID-19 – przegląd aktualnego stanu wiedzy
- Kluczowe czynniki prognostyczne w COVID-19
- Najlepiej zwalidowane modele prognostyczne
- Wykorzystanie uczenia maszynowego w prognozowaniu COVID-19
- Prognostyczne wskaźniki laboratoryjne i ich kombinacje
- Przewidywanie wyników u pacjentów wymagających ECMO
- Prognostyczne znaczenie szczepień przeciwko COVID-19
- Ograniczenia obecnych modeli prognostycznych
- Prognostyczne implikacje pandemii COVID-19 dla innych schorzeń
- Przyszłość modeli prognostycznych w COVID-19
Choroba koronawirusowa 2019 (COVID-19): Rokowanie (przewidywanie wyników)
Wczesna identyfikacja pacjentów z COVID-19 zagrożonych ciężkim przebiegiem choroby ma kluczowe znaczenie dla szybkiego wdrożenia odpowiedniej opieki medycznej oraz optymalnej alokacji zasobów ochrony zdrowia. Odpowiednie prognozowanie przebiegu choroby nie tylko umożliwia efektywne kosztowo przydzielanie zasobów opieki zdrowotnej, ale potencjalnie może również zmniejszyć wskaźniki śmiertelności.123
Modele prognostyczne w COVID-19 – przegląd aktualnego stanu wiedzy
Obecne dane na temat modeli prognostycznych COVID-19 są niespójne, a ich kliniczna przydatność pozostaje kontrowersyjna. Pomimo opracowania wielu modeli prognostycznych dla COVID-19, ich zastosowanie w praktyce jest ograniczone ze względu na problemy z uogólnianiem wyników oraz niedoskonałości metodologiczne.12
Przeglądy systematyczne zidentyfikowały łącznie setki modeli prognostycznych dla COVID-19. Wśród nich można wymienić:
- 125 modeli diagnostycznych (w tym 75 opartych na obrazowaniu medycznym)
- 606 modeli prognostycznych, w tym:
- 13 modeli identyfikujących osoby z grupy ryzyka COVID-19 w populacji ogólnej
- 593 modeli przewidujących różne wyniki u osób z potwierdzonym COVID-19
Najczęstszym prognozowanym wynikiem była śmiertelność, którą oceniano w 152 (48,4%) badaniach.67 Należy jednak zauważyć, że większość opublikowanych badań modeli predykcyjnych była słabo raportowana i obciążona wysokim ryzykiem błędu systematycznego, co prowadzi do prawdopodobnie zawyżonych wyników ich skuteczności predykcyjnej.5
Kluczowe czynniki prognostyczne w COVID-19
Badania zidentyfikowały szereg wskaźników laboratoryjnych i klinicznych związanych z niekorzystnym rokowaniem w COVID-19. Do najważniejszych należą:83
- Wskaźniki laboratoryjne:
- Liczba limfocytów i płytek krwi
- Poziom kreatyniny
- Interleukina 6 (IL-6)
- Prokalcytonina (PCT)
- D-dimery
- Ferrytyna
- Dehydrogenaza mleczanowa (LDH)
- Białko C-reaktywne (CRP)
- Aminotransferaza asparaginianowa (AST) i alaninowa (ALT)
- Troponina T wysokiej czułości (hs-TnT)
- Albumina
- Kinaza kreatynowa (CK)
- Czynniki kliniczne i demograficzne:
- Wiek (najsilniejszy czynnik ryzyka ciężkiego przebiegu COVID-19)9
- Choroby współistniejące, szczególnie POCHP, choroby układu krążenia i nadciśnienie10
- Duszność (jedyny objaw istotnie związany z ciężkim przebiegiem COVID-19 i przyjęciem na OIT)10
- Zaburzenia świadomości11
- Status szczepienia (brak szczepienia lub niekompletne szczepienie zwiększa ryzyko ciężkiego przebiegu)9
Nowsze badania z wykorzystaniem uczenia maszynowego wskazały, że najsilniejszymi predyktorami ciężkiego przebiegu choroby są: poziom albuminy w surowicy, poziom dehydrogenazy mleczanowej (LDH), wiek oraz liczba neutrofili.12 Jeden z modeli osiągnął AUC na poziomie 0,905 wykorzystując te cztery cechy, co sugeruje, że dobrze ustrukturyzowane modele predykcyjne mogą być skuteczniejsze niż zwiększanie liczby analizowanych czynników.1213
Najlepiej zwalidowane modele prognostyczne
W przeglądzie systematycznym zidentyfikowano kilka modeli o niskim ryzyku błędu systematycznego i odpowiedniej wydajności predykcyjnej:414
- Modele Qcovid – przewidują przyjęcie do szpitala i zgon z powodu COVID-19 w populacji ogólnej w Wielkiej Brytanii, oddzielnie dla mężczyzn i kobiet
- Skala PRIEST – przewiduje 30-dniową śmiertelność lub konieczność wsparcia narządów u pacjentów z podejrzewanym lub potwierdzonym COVID-19 zgłaszających się na oddział ratunkowy
- Model Carrs
- Model pogorszenia ISARIC4C – zwalidowany regionalnie w Wielkiej Brytanii
- Model Xie
Warto również wspomnieć o modelu ALDCC, który został opracowany w Bostonie (USA) i zewnętrznie zwalidowany w Wuhan (Chiny) na grupie 375 uczestników. Model ten opiera się na informacjach uzyskanych przy przyjęciu, w tym wieku, liczbie limfocytów, poziomie D-dimerów, CRP i kreatyniny.7
Wykorzystanie uczenia maszynowego w prognozowaniu COVID-19
Algorytmy uczenia maszynowego oferują obiecujące podejście do prognozowania wyników klinicznych w oparciu o dane, przewyższając tradycyjne modelowanie statystyczne.15 Przeprowadzono wiele badań wykorzystujących różne techniki uczenia maszynowego do przewidywania wyników COVID-19:1617
- Sieć neuronowa Elmana i SVM (Support Vector Machine) – skutecznie przewidują trend rozwoju łącznej liczby potwierdzonych przypadków, zgonów i wyleczonych przypadków
- LSTM (Long Short-Term Memory) – szczególnie odpowiedni do przewidywania skumulowanej liczby potwierdzonych przypadków
- SVM z granulacją rozmytą – skuteczny w przewidywaniu zakresu wzrostu nowych potwierdzonych przypadków, nowych zgonów i nowych wyleczonych przypadków
- Sztuczne sieci neuronowe (ANN) – w jednym z badań wykazano, że model ANN osiągnął dokładność 86,25% w przewidywaniu śmiertelności, z czułością 87,50% i swoistością 85,94%18
- Algorytm k-najbliższych sąsiadów (k-NN) – osiągnął dokładność 95,25%, czułość 95,30%, precyzję 92,7%, swoistość 93,30%, wynik F1 93,98% i pole pod krzywą ROC 96,90% w badaniu przeprowadzonym w Etiopii15
Modele uczenia maszynowego mogą identyfikować zagrożonych pacjentów już w momencie przyjęcia lub podczas hospitalizacji, umożliwiając optymalne wykorzystanie ograniczonych zasobów szpitalnych.1920
Prognostyczne wskaźniki laboratoryjne i ich kombinacje
Badania wskazują, że kombinacje biomarkerów zapalnych mogą mieć większą wartość prognostyczną niż pojedyncze wskaźniki. W jednym z badań opracowano kombinowane skale oparte na CRP i innych biomarkerach zapalnych (LNR – stosunek limfocytów do neutrofili, dv-NLR – stosunek neutrofili do limfocytów, CLR – stosunek CRP do limfocytów), które wykazały obiecującą wartość predykcyjną dla wsparcia oddechowego za pomocą kaniuli nosowej o wysokim przepływie (HFNC) oraz śmiertelności u pacjentów z ciężkim COVID-19.2122
Dla przykładu, punkty odcięcia dla przewidywania konieczności stosowania HFNC wynosiły:
- 3,2 dla CRP
- 0,231 dla LNR
- 0,90 dla dv-NLR
- 0,004 dla CLR
| Biomarker/Skala | Punkt odcięcia dla przewidywania śmiertelności | Dokładność predykcyjna |
|---|---|---|
| CRP | 1,11 | – |
| CLR | 3,2*10^33 | – |
| C-CRP #3* (skala kombinowana) | 2 punkty | 0,922 |
Przewidywanie wyników u pacjentów wymagających ECMO
U pacjentów z ciężkim COVID-19 wymagających pozaustrojowego utlenowania krwi (V-V ECMO) 30-dniowa przeżywalność wynosi około 54%, co zachęca do dalszych badań klinicznych i stosowania tej metody. W tej grupie pacjentów wykorzystanie skal do przewidywania śmiertelności nie jest jednak zalecane przy podejmowaniu decyzji terapeutycznych. V-V ECMO powinno być rozważane, jeśli uznaje się je za korzystne, tak długo jak dostępne są zasoby.23
Prognostyczne znaczenie szczepień przeciwko COVID-19
Nieszczepienie się lub brak aktualnego statusu szczepień przeciwko COVID-19 zwiększa ryzyko ciężkiego przebiegu choroby. Lekarze powinni uwzględniać wiek pacjenta, obecność chorób współistniejących i innych czynników ryzyka oraz status szczepienia przy określaniu ryzyka ciężkich powikłań związanych z COVID-19 u każdego pacjenta.9
Ograniczenia obecnych modeli prognostycznych
Większość opracowanych modeli prognostycznych dla COVID-19 ma istotne ograniczenia:1424
- Niska jakość metodologiczna badań
- Małe próby badawcze
- Nieprawidłowe postępowanie z brakującymi danymi
- Nierozwiązany problem przeuczenia modeli
- Definicje COVID-19 oparte na cechach klinicznych, a nie na wynikach laboratoryjnych testów diagnostycznych
- Heterogenność ocenianych wyników
- Wysokie lub niejasne ryzyko błędu systematycznego w 312 badaniach
Skuteczność tych modeli może się również różnić w czasie i między regionami, co wymaga dalszej walidacji i potencjalnego aktualizowania przed wdrożeniem.14
Prognostyczne implikacje pandemii COVID-19 dla innych schorzeń
Pandemia COVID-19 miała również wpływ na wyniki leczenia innych chorób. Na przykład, pacjenci z wysiękową postacią zwyrodnienia plamki żółtej związanego z wiekiem (nAMD) zdiagnozowani podczas ograniczeń związanych z COVID-19 mieli gorsze wyniki wzrokowe niż ci zdiagnozowani po tym okresie. Przyczyniło się do tego wiele czynników, w tym między innymi zmniejszona częstotliwość leczenia.25
Przyszłość modeli prognostycznych w COVID-19
Przyszłe duże, wieloośrodkowe i dobrze zaprojektowane badania prospektywne są niezbędne do opracowania modeli predykcyjnych dla COVID-19 o użyteczności klinicznej, które można zastosować w różnych populacjach.124
Jakość modeli można dodatkowo poprawić poprzez:24
- Właściwe uwzględnienie nieliniowych czynników prognostycznych
- Prawidłowe zarządzanie brakującymi wartościami w badaniach
- Walidację lub porównanie istniejących modeli w różnych warunkach
Ważnym kierunkiem rozwoju jest integracja algorytmów uczenia maszynowego z kompleksowymi bazami danych szpitalnych, która umożliwia dokładną klasyfikację ryzyka śmiertelności pacjentów z COVID-19.26 Dzięki temu podejściu lekarze mogą opracować lepsze strategie zmniejszania powikłań i poprawy wskaźników przeżywalności pacjentów.19
Trafne modele predykcyjne mogą poprawić jakość opieki i zwiększyć wskaźniki przeżywalności pacjentów, identyfikując pacjentów wysokiego ryzyka i przyjmując najbardziej skuteczne plany leczenia i opieki. Podejście to może pomóc zmniejszyć niejednoznaczność, oferując klinicystom ilościowe, obiektywne i oparte na dowodach modele stratyfikacji ryzyka i przewidywania.19
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.