urovestВестник урологииUrology Herald2308-6424Rostov State Medical University10.21886/2308-6424-2021-9-2-45-55urovest-452Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESПрогнозирование результатов однократной эндоскопической коррекции пузырно-мочеточникового рефлюкса с использованием декстраномера гиалуроновой кислоты. Выбор оптимальной прогностической моделиPredicting the outcomes of a single endoscopic correction of vesicoureteral reflux using a dextranomer/hyaluronic acid copolymer: selection of the optimal predictive modelhttps://orcid.org/0000-0002-3705-1288ДубровВ. И.DubrovV. I.

Дубров Виталий Игоревич – кандидат медицинских наук; руководитель республиканского центра детской урологии, заведующий урологическим отделением УЗ «2-я городская детская клиническая больница».

220020, Минск, ул. Нарочанская, д. 17.

Vitaly I. Dubrov - M.D., Cand.Sc. (M); Chief, Republican Centre of Pediatric Urology; Head, Urological Division, Minsk 2nd City Children Clinical Hospital

220020, Minsk, 17 Narochanskaya st.

dubroff2000@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9145-8671СизоновВ. В.SizonovV. V.

Сизонов Владимир Валентинович - доктор медицинских наук, доцент; профессор кафедры урологии и репродуктивного здоровья человека (с курсом детской урологии-андрологии) РостГМУ Минздрава России; заведующий детским уроандрологическим отделением ГБУ РО «ОКДБ».

344015, Ростов-на-Дону, ул. 339-й Стрелковой дивизии, д. 14.

Тел.: +7 (863) 300-80-34

Vladimir V. Sizonov - M.D., Dr.Sc.(M), Assoc. Prof. (Docent); Prof., Dept. of Urology and Human Reproductive Health (with Pediatric Urology and Andrology Course), Rostov State Medical University; Head, Pediatric Urological and Andrological Division, Rostov-on-Don Regional Children's Clinical Hospital Rostov-on-Don, Russia

344015, Rostov-on-Don, 14 339th Strelkovoi Divisii st.

Tel.: +7 (863) 300-80-34

vsizonov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3957-1615КаганцовИ. М.KagantsovI. M.

Каганцов Илья Маркович – доктор медицинских наук, доцент; главный научный сотрудник НИЛ хирургии врожденной и наследственной патологии Института перинатологии и педиатрии НМИЦ им. В. А. Алмазова Минздрава России; профессор кафедры хирургических болезней СГУ им. Питирима Сорокина.

197341, Санкт-Петербург, ул. Аккуратова, д. 2; 167004, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Пушкина, д. 116/6.

Ilya M. Kagantsov - M.D., Dr.Sc.(M), Assoc. Prof. (Docent); Chief Researcher, Research Laboratory for Surgery of Congenital and Hereditary Pathology, Institute of Perinatology and Pediatrics, V.A. Almazov National Medical Research Centre; Prof., Dept of Surgical Diseases, Pitirim Sorokin Syktyvkar State University.

197341, St. Petersburg, 2 Akkuratova, st.; 167004, Komi Republic, Syktyvkar, 116/6 Pushkin st.

ilkagan@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4638-6370НегматоваК. Н.NegmatovaK. N.

Негматова Кармина Насимджоновна - аспирант кафедры детской хирургии, Первый МГМУ имени И.М. Сеченова Минздрава России.

119435, Москва, ул. Большая Пироговская, д. 2/4.

Karmina N. Negmatova - M.D.; PhD Student, Dept. of Pediatric Surgery, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

119435, Moscow, 2/4 Bolshaya Pirogovskaya st.

negmatova.karmina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1754-3365БондаренкоС. Г.BondarenkoS. G.

Бондаренко Сергей Георгиевич – кандидат медицинских наук; заведующий детским урологическим отделением ГУЗ «КБ СМП № 7».

400002, Волгоград, ул. Казахская, д. 1.

Sergei G. Bondarenko - M.D., Cand.Sc.(M); Head, Pediatric Urological Division, Volgograd Emergency Clinical Hospital No.7

400002, Volgograd, 1 Kazakhskaya st.

sergebondarenko@rambler.ru2-я городская детская клиническая больницаБеларусьMinsk 2nd City Children's Clinical HospitalBelarusОбластная детская клиническая больницаРоссияRostov-on-Don Regional Children's Clinical HospitalRussian FederationНациональный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова Минздрава России; Сыктывкарский государственный университет имени Питирима СорокинаРоссияV.A. Almazov National Medical Research Center; Pitirim Sorokin Syktyvkar State UniversityRussian FederationПервый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава РоссииРоссияPitirim Sorokin Syktyvkar State UniversityRussian FederationКлиническая больница скорой медицинской помощи №7РоссияVolgograd Emergency Clinical Hospital No. 7Russian Federation202109072021924555Copyright © Дубров В.И., Сизонов В.В., Каганцов И.М., Негматова К.Н., Бондаренко С.Г., 20212021Дубров В.И., Сизонов В.В., Каганцов И.М., Негматова К.Н., Бондаренко С.Г.Dubrov V.I., Sizonov V.V., Kagantsov I.M., Negmatova K.N., Bondarenko S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.urovest.ru/jour/article/view/452Введение

Введение. Эндоскопическая коррекция - часто применяемый метод лечения пузырно-мочеточникового рефлюкса у детей.

Цель исследования

Цель исследования. Изучить точность многомерных математических моделей для прогнозирования исхода однократной эндоскопической коррекции пузырно-мочеточникового рефлюкса декстраномером гиалуроновой кислоты у детей.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование базировалось на результатах эндоскопической коррекции методом STING у 582 пациентов (192 мальчика, 390 девочки) в возрасте от 2 месяцев до 16 лет. Двухсторонний рефлюкс имелся у 201 (34,5%). Общее количество оперированных мочеточников составило 783 из них рефлюкс I степени имелся в 20 случаях, II - в 133, III - в 443 и IV - в 187. Полное удвоение мочеточников обнаружено в 53 наблюдениях. Общая эффективность однократной эндоскопической коррекции составила 53,2%, при ПМР I степени - 90%, II - 82,7%, III - 70% и IV - 37,4%. Для прогнозирования результатов лечения применялась бинарная логистическая регрессия (ЛР) и многослойная искусственная нейронная сеть (ИНС). В качестве предикторов были выбраны возраст, пол, степень рефлюкса, удвоение мочеточников и степень дилатации мочеточника.

Результаты

Результаты. Логистическая регрессия и нейронная сеть показали хорошую точность предикции (площадь под ROC-кривой составила 0,7 и 0,77 соответственно) с чувствительностью и специфичностью моделей 70,7% и 66,3% для ЛР, 85,5% и 65,3% для ИНС. Сохранённые оценки параметров прогнозных моделей использованы для прогноза результатов эндоскопической коррекции декстраномером гиалуроновой кислоты методом STING в двух независимых клиниках. Анализ результатов использования прогностических моделей в независимых клиниках показал хорошее качество предикции как с использованием ЛР (75% и 90% правильного прогноза), так и с применением ИНС (89,7% и 77% правильного прогноза).

Выводы

Выводы. Логистическая регрессия и искусственная нейронная сеть являются эффективными методами, адекватно прогнозирующими результаты эндоскопической коррекции. Они могут использоваться в практике при выборе метода лечения пузырно-мочеточникового рефлюкса у детей.

Introduction

Introduction. Endoscopic dextranomer/hyaluronic acid copolymer (DxHA) injection is the most commonly used minimally invasive method of surgical treatment of vesicoureteral reflux (VUR) in children.

Purpose of the study

Purpose of the study. To estimate the accuracy of logistic prognostic models and artificial neural network for prediction a single endoscopic injection DxHA in VUR.

Materials and methods

Materials and methods. We used endoscopic DxHA in 582 patients (783 ureteric units) of all grades reflux (I - 20, II - 133, III - 443, IV - 187), 53 ureters had complete duplication. A total effectiveness of surgery was 53.2%. A binary logistic regression model and an artificial neural network (multilayer perceptron) were created, taking the following as independent variables: grade of reflux, the patient's age and sex, the ureteral duplication and ureteral dilatation index.

Results

Results. The univariate logistic regression showed that the selected predictors were strongly related to the outcome of the treatment. Binary logistic regression and neural network developed high accuracy of the predictions, area under ROC-curve was 0,7 for logistic regression model (a sensitivity of 70.7%, and a specificity of 66.3%) and 0.74 for artificial neural network (a sensitivity of 85.5%, a specificity of 65.3%). Synaptic neural network weights and logistic regression parameters were used in a scoring model to predict the outcome of a single endoscopic injection of DxHA in 2 independent hospitals. An outcomes analysis using predictive models in independent clinics showed a good quality of prediction both with the use of logistic regression (75% and 90% of the correct prognosis) and using a neural network (89.7% and 77% of the correct prediction).

Conclusion

Conclusion. An artificial neural network and a binary logistic regression model are an effective tool to assist urologists in identifying and applying endoscopic treatments for VUR in children.

пузырно-мочеточниковый рефлюксэндоскопическая коррекцияискусственная нейронная сетьvesicoureteral refluxendoscopic correctionneural networkReferencesЯцык С.П., Буркин А. Г., Шарков С. М., Абрамов К. С., Русаков А. А., Тин И. Ф. Сравнительная оценка методов хирургической коррекции пузырно-мочеточникового рефлюкса у детей. Вопросы современной педиатрии. 2014;13(2):129-31. eLIBRARY ID: 21467366Yatsyk S.P., Burkin A.G., Sharkov S.M., Abramov K.S., Rusakov A.A., Tin I.F. Comparative Evaluation of Surgical Correction Methods of Vesico-Ureteric Reflux in Children. Current Pediatrics. 2014;13(2):129-31. (In Russ.). eLIBRARY ID: 21467366Барсегян Е.Р, Зоркин С. Н. Сравнительная оценка результативности применения различных полимеров при эндоскопической коррекции пузырно-мочеточникового рефлюкса у детей. Детская хирургия. 2014;18(5):4-8. eLIBRARY ID: 22015453Barsegyan E.R., Zorkin S.N. Comparative assessment of the results of application of various polymers for endoscopic correction of vesicoureteral reflux in children. Pediatric surgery. 2014;18(5):4-8. (In Russ.). eLIBRARY ID: 22015453Mёndez R, Somoza I, Tellado MG, Liras J, Sanchez A, Pais E, Vela D. Predictive value of clinical factors for successful endoscopic correction of primary vesicoureteral reflux grades III-IV. J Pediatr Urol. 2006;2(6):545-50. DOI: 10.1016/j.jpurol.2005.11.012Mёndez R, Somoza I, Tellado MG, Liras J, Sanchez A, Pais E, Vela D. Predictive value of clinical factors for successful endoscopic correction of primary vesicoureteral reflux grades III-IV. J Pediatr Urol. 2006;2(6):545-50. DOI: 10.1016/j.jpurol.2005.11.012Базылев В.В., Карнахин В.А. Сравнение возможностей логистической регрессии и искусственных нейронных сетей в прогнозировании результатов исследования на малой выборке. Health, Food & Biotechnology. 2019;1(3):11-20. DOI: 10.36107/hfb.2019.i3.s238Bazylev V.V., Karnakhin V.A. Comparison of the Possibilities of Logistic Regression and Artificial Neural Networks in Predicting the Results of Research on f Small Sample. Health, Food & Biotechnology. 2019;1(3):11-20. (In Russ.). DOI: 10.36107/hfb.2019.i3.s238Serrano-Durba A, Serrano AJ, Magdalena JR, Martm JD, Soria E, Dommguez C, Estornell F, Garda-Ibarra F. The use of neural networks for predicting the result of endoscopic treatment for vesico-ureteric reflux. BJU Int. 2004;94(1):120-2. DOI: 10.1111/j.1464-410X.2004.04912.xSerrano-Durba A, Serrano AJ, Magdalena JR, Martm JD, Soria E, Dommguez C, Estornell F, Garda-Ibarra F. The use of neural networks for predicting the result of endoscopic treatment for vesico-ureteric reflux. BJU Int. 2004;94(1):120-2. DOI: 10.1111/j.1464-410X.2004.04912.xSeckiner I, Seckiner SU, Erturhan S, Erbagci A, Solakhan M, Yagci F. The use of artificial neural networks in decision support in vesicoureteral reflux treatment. Urol Int. 2008;80(3):283-6. DOI: 10.1159/000127342Seckiner I, Seckiner SU, Erturhan S, Erbagci A, Solakhan M, Yagci F. The use of artificial neural networks in decision support in vesicoureteral reflux treatment. Urol Int. 2008;80(3):283-6. DOI: 10.1159/000127342Friedmacher F, Colhoun E, Puri P. Endoscopic Injection of Dextranomer/Hyaluronic Acid as First Line Treatment in 851 Consecutive Children with High Grade Vesicoureteral Reflux: Efficacy and Long-Term Results. J Urol. 2018;200(3):650-655. DOI: 10.1016/j.juro.2018.03.074Friedmacher F, Colhoun E, Puri P. Endoscopic Injection of Dextranomer/Hyaluronic Acid as First Line Treatment in 851 Consecutive Children with High Grade Vesicoureteral Reflux: Efficacy and Long-Term Results. J Urol. 2018;200(3):650-655. DOI: 10.1016/j.juro.2018.03.074Puri P, Kutasy B, Colhoun E, Hunziker M. Single center experience with endoscopic subureteral dextranomer/ hyaluronic acid injection as first line treatment in 1,551 children with intermediate and high grade vesicoureteral reflux. J Urol. 2012;188(4 Suppl):1485-9. DOI: 10.1016/j.juro.2012.02.023Puri P, Kutasy B, Colhoun E, Hunziker M. Single center experience with endoscopic subureteral dextranomer/ hyaluronic acid injection as first line treatment in 1,551 children with intermediate and high grade vesicoureteral reflux. J Urol. 2012;188(4 Suppl):1485-9. DOI: 10.1016/j.juro.2012.02.023Elder JS, Diaz M, Caldamone AA, Cendron M, Greenfield S, Hurwitz R, Kirsch A, Koyle MA, Pope J, Shapiro E. Endoscopic therapy for vesicoureteral reflux: a metaanalysis. I. Reflux resolution and urinary tract infection. J Urol. 2006;175(2):716-22. DOI: 10.1016/S0022-5347(05)00210-7Elder JS, Diaz M, Caldamone AA, Cendron M, Greenfield S, Hurwitz R, Kirsch A, Koyle MA, Pope J, Shapiro E. Endoscopic therapy for vesicoureteral reflux: a metaanalysis. I. Reflux resolution and urinary tract infection. J Urol. 2006;175(2):716-22. DOI: 10.1016/S0022-5347(05)00210-7Routh JC, Inman BA, Reinberg Y. Dextranomer/hyaluronic acid for pediatric vesicoureteral reflux: systematic review. Pediatrics. 2010;125(5):1010-9. DOI: 10.1542/peds.2009-2225Routh JC, Inman BA, Reinberg Y. Dextranomer/hyaluronic acid for pediatric vesicoureteral reflux: systematic review. Pediatrics. 2010;125(5):1010-9. DOI: 10.1542/peds.2009-2225Schaeffer AJ, Greenfield SP, Ivanova A, Cui G, Zerin JM, Chow JS, Hoberman A, Mathews RI, Mattoo TK, Carpenter MA, Moxey-Mims M, Chesney RW, Nelson CP. Reliability of grading of vesicoureteral reflux and other findings on voiding cystourethrography. J Pediatr Urol. 2017;13(2):192-98. DOI: 10.1016/j.jpurol.2016.06.020Schaeffer AJ, Greenfield SP, Ivanova A, Cui G, Zerin JM, Chow JS, Hoberman A, Mathews RI, Mattoo TK, Carpenter MA, Moxey-Mims M, Chesney RW, Nelson CP. Reliability of grading of vesicoureteral reflux and other findings on voiding cystourethrography. J Pediatr Urol. 2017;13(2):192-98. DOI: 10.1016/j.jpurol.2016.06.020O'Neil BB, Cartwright PC, Maves C, Hoeg K, Presson AP, Wallis MC. Reliability of voiding cystourethrogram for the grading of vesicoureteral reflux. J Pediatr Urol. 2014;10(1):107-11. DOI: 10.1016/j.jpurol.2013.06.014O'Neil BB, Cartwright PC, Maves C, Hoeg K, Presson AP, Wallis MC. Reliability of voiding cystourethrogram for the grading of vesicoureteral reflux. J Pediatr Urol. 2014;10(1):107-11. DOI: 10.1016/j.jpurol.2013.06.014Argibay IS, Molina Vazquez E, Vela Nieto D. Valor predictivo del grado de dilatacion ureteral en el exito de la correccion endoscopica del reflujo vёsicoureteral en pacientes pediatricos [Predictive value of ureteral dilation rate in the success of endoscopic correction of vesicoureteral reflux in pediatric patients]. Arch Esp Urol. 2008;61(2):185-90. (In Spanish). PMID: 18491734Argibay IS, Molina Vazquez E, Vela Nieto D. Valor predictivo del grado de dilatacion ureteral en el exito de la correccion endoscopica del reflujo vёsicoureteral en pacientes pediatricos [Predictive value of ureteral dilation rate in the success of endoscopic correction of vesicoureteral reflux in pediatric patients]. Arch Esp Urol. 2008;61(2):185-90. (In Spanish). PMID: 18491734Cooper CS, Alexander SE, Kieran K, Storm DW. Utility of the distal ureteral diameter on VCUG for grading VUR. J Pediatr Urol. 2015;11(4):183.e1-6. DOI: 10.1016/j.jpurol.2015.04.009Cooper CS, Alexander SE, Kieran K, Storm DW. Utility of the distal ureteral diameter on VCUG for grading VUR. J Pediatr Urol. 2015;11(4):183.e1-6. DOI: 10.1016/j.jpurol.2015.04.009Helmy T, Sharaf D, AbdelHalim A, Hafez A, Dawaba M. Can distal ureteral diameter predict reflux resolution after endoscopic injection? Urology. 2015;85(4):896-9. DOI: 10.1016/j.urology.2014.12.021Helmy T, Sharaf D, AbdelHalim A, Hafez A, Dawaba M. Can distal ureteral diameter predict reflux resolution after endoscopic injection? Urology. 2015;85(4):896-9. DOI: 10.1016/j.urology.2014.12.021Altug U, Cakan M, Yilmaz S, Yal?inkaya F. Are there predictive factors for the outcome of endoscopic treatment of grade III-V vesicoureteral reflux with dextranomer/hyaluronic acid in children? Pediatr Surg Int. 2007;23(6):585-9. DOI: 10.1007/s00383-007-1881-2Altug U, Cakan M, Yilmaz S, Yal?inkaya F. Are there predictive factors for the outcome of endoscopic treatment of grade III-V vesicoureteral reflux with dextranomer/hyaluronic acid in children? Pediatr Surg Int. 2007;23(6):585-9. DOI: 10.1007/s00383-007-1881-2Alizadeh F, Shahdoost AA, Zargham M, Tadayon F, Joozdani RH, Arezegar H. The influence of ureteral orifice configuration on the success rate of endoscopic treatment of vesicoureteral reflux. Adv Biomed Res. 2013;2:1. DOI: 10.4103/2277-9175.107959Alizadeh F, Shahdoost AA, Zargham M, Tadayon F, Joozdani RH, Arezegar H. The influence of ureteral orifice configuration on the success rate of endoscopic treatment of vesicoureteral reflux. Adv Biomed Res. 2013;2:1. DOI: 10.4103/2277-9175.107959Yap TL, Chen Y, Nah SA, Ong CC, Jacobsen A, Low Y. STING versus HIT technique of endoscopic treatment for vesicoureteral reflux: A systematic review and metaanalysis. J Pediatr Surg. 2016;51(12):2015-2020. DOI: 10.1016/j.jpedsurg.2016.09.028Yap TL, Chen Y, Nah SA, Ong CC, Jacobsen A, Low Y. STING versus HIT technique of endoscopic treatment for vesicoureteral reflux: A systematic review and metaanalysis. J Pediatr Surg. 2016;51(12):2015-2020. DOI: 10.1016/j.jpedsurg.2016.09.028Williams G, Hodson EM, Craig JC. Interventions for primary vesicoureteric reflux. Cochrane Database Syst Rev. 2019;2(2):CD001532. DOI: 10.1002/14651858.CD001532.pub5Williams G, Hodson EM, Craig JC. Interventions for primary vesicoureteric reflux. Cochrane Database Syst Rev. 2019;2(2):CD001532. DOI: 10.1002/14651858.CD001532.pub5Yucel S, Gupta A, Snodgrass W. Multivariate analysis of factors predicting success with dextranomer/ hyaluronic acid injection for vesicoureteral reflux. J Urol. 2007;177(4):1505-9. DOI: 10.1016/j.juro.2006.11.077Yucel S, Gupta A, Snodgrass W. Multivariate analysis of factors predicting success with dextranomer/ hyaluronic acid injection for vesicoureteral reflux. J Urol. 2007;177(4):1505-9. DOI: 10.1016/j.juro.2006.11.077Shaikh N, Morone NE, Bost JE, Farrell MH. Prevalence of urinary tract infection in childhood: a meta-analysis. Pediatr Infect Dis J. 2008;27(4):302-8. DOI: 10.1097/INF.0b013e31815e4122Shaikh N, Morone NE, Bost JE, Farrell MH. Prevalence of urinary tract infection in childhood: a meta-analysis. Pediatr Infect Dis J. 2008;27(4):302-8. DOI: 10.1097/INF.0b013e31815e4122Dreiseitl S, Ohno-Machado L. Logistic regression and artificial neural network classification models: a methodology review. J Biomed Inform. 2002;35(5-6):352-9. DOI: 10.1016/s1532-0464(03)00034-0Dreiseitl S, Ohno-Machado L. Logistic regression and artificial neural network classification models: a methodology review. J Biomed Inform. 2002;35(5-6):352-9. DOI: 10.1016/s1532-0464(03)00034-0Renganathan V. Overview of artificial neural network models in the biomedical domain. Bratisl Lek Listy. 2019;120(7):536-40. DOI: 10.4149/BLL_2019_087Renganathan V. Overview of artificial neural network models in the biomedical domain. Bratisl Lek Listy. 2019;120(7):536-40. DOI: 10.4149/BLL_2019_087Arlen AM, Alexander SE, Wald M, Cooper CS. Computer model predicting breakthrough febrile urinary tract infection in children with primary vesicoureteral reflux. J Pediatr Urol. 2016;12(5):288.e1-288.e5. DOI: 10.1016/j.jpurol.2016.03.005Arlen AM, Alexander SE, Wald M, Cooper CS. Computer model predicting breakthrough febrile urinary tract infection in children with primary vesicoureteral reflux. J Pediatr Urol. 2016;12(5):288.e1-288.e5. DOI: 10.1016/j.jpurol.2016.03.005Knudson MJ, Austin JC, Wald M, Makhlouf AA, Niederberger CS, Cooper CS. Computational model for predicting the chance of early resolution in children with vesicoureteral reflux. J Urol. 2007;178(4 Pt 2):1824-7. DOI: 10.1016/j.juro.2007.05.093Knudson MJ, Austin JC, Wald M, Makhlouf AA, Niederberger CS, Cooper CS. Computational model for predicting the chance of early resolution in children with vesicoureteral reflux. J Urol. 2007;178(4 Pt 2):1824-7. DOI: 10.1016/j.juro.2007.05.093

The authors declare that there are no conflicts of interest present.