Cost-effectiveness analysis of patient-specific and standard vertebral body replacements in the surgical treatment of spinal tumors

Full Text

Введение

Хирургическое лечение пациентов с опухолевыми поражениями позвоночника часто требует выполнения радикальных резекций с последующей реконструкцией передней опорной колонны [1–3]. Увеличение продолжительности жизни онкологических больных формирует новый вызов: установленные конструкции должны обеспечивать биомеханическую стабильность на протяжении длительного времени [4, 5].

Традиционно для замещения дефектов тел позвонков применяются серийные металлические протезы [6]. Их использование сопряжено с высоким риском механических осложнений [7]. Серийные изделия не способны адаптироваться к геометрии пострезекционного дефекта, что приводит к несоответствию контактных поверхностей имплантата и замыкательных пластинок [8]. В условиях масштабных резекций это повышает риск развития усталостных деформаций, проседания имплантатов и потери стабильности фиксации [9].

Развитие механической нестабильности или возникновение локального рецидива требуют проведения ревизионных вмешательств. Повторные операции несут высокие хирургические риски для пациента и ложатся тяжелым финансовым бременем на систему здравоохранения [10].

Внедрение индивидуализированных протезов тел позвонков из биосовместимых полимерных материалов с использованием аддитивных технологий представляет собой логичное решение проблемы. Полимерные конструкции из полиэфирэфиркетона обладают модулем упругости, близким к костной ткани, и конгруэнтными контактными поверхностями, что механически снижает риск проседания [11].

Широкое внедрение персонализированных имплантатов в клиническую практику сдерживается их высокой стартовой стоимостью по сравнению со стандартными изделиями [12]. В условиях ограниченных бюджетов здравоохранения применение новых технологий требует строгого клинико-экономического обоснования. Для принятия системных решений необходимо понимание, компенсируются ли первоначальные затраты на производство 3D-печатных имплантатов за счет снижения частоты дорогостоящих ревизионных вмешательств и улучшения качества жизни пациентов в долгосрочной перспективе [13]. Использование методов анализа затрат и эффективности с применением марковского моделирования позволяет объективно рассчитать рентабельность перехода на персонализированные технологии реконструкции [14].

 

Цель исследования: оценить клинико-экономическую эффективность применения индивидуальных 3D-печатных протезов из полиэфирэфиркетона в сравнении со стандартными серийными конструкциями при реконструкции передней опорной колонны у пациентов с опухолями позвоночника на основе долгосрочного марковского моделирования и анализа «затраты-эффективность».

 

Материал и методы

Дизайн исследования и популяция. Ретроспективное когортное исследование пациентов, оперированных по поводу опухолевого поражения позвоночника с 2018 по 2025 года. Критерии включения: (1) пациенты в возрасте ≥18 лет, (2) гистологически верифицированная первично-злокачественная, местно-агрессивная доброкачественная или метастатическая опухоль грудного или поясничного отдела позвоночника, (3) показания к резекции тела позвонка и реконструкции передней колонны на протяжении 1–3 смежных сегментов, (4) функциональный резерв, достаточный для выполнения обширного вмешательства на позвоночнике. Из исследования исключались пациенты с неблагоприятным онкологическим прогнозом и множественными метастатическими очагами, а также пациенты со сроками наблюдения менее 6 месяцев. Мы выделили две группы в зависимости от типа импланта: индивидуальные 3D PEEK протезы тел позвонков (3D PEEK) и стандартные протезы тел позвонков (сПТП).

Данные извлекались из проспективной регистровой базы. Регистрировались: демографические показатели (возраст, пол), статус по ECOG, коморбидность по индексу mFI-5, неврологический статус по ASIA, локализация и уровень поражения, гистологический тип первичной опухоли, предшествующее лечение (лучевая терапия, системная терапия), параметры хирургического вмешательства (продолжительность, кровопотеря, тип доступа, количество уровней фиксации), периоперационные и отдалённые осложнения (SAVES v2), общая выживаемость, выживаемость без прогрессирования и без нестабильности имплантов. Качество жизни оценивалось с помощью опросника EQ-5D-5L до операции и при последнем наблюдении. Балльные ответы по пяти доменам конвертировались в индекс полезности (EQ-5D-5L VT).
Для анализа клинико-экономической эффективности учитывались три составляющих затрат: стоимость первичной операции, стоимость имплантов и стоимость ревизионного лечения. Все затраты приведены в российских рублях. Для анализа эффективности затрат использовалась дискретная модель Маркова с тремя состояниями: «Живой без ревизии», «Ревизия (нестабильность реконструкции/ рецидив, которые требовали повторного вмешательства)» и «Смерть» (Рис. 1). Цикл модели - 1 месяц, горизонт - 60 месяцев (5 лет). Вероятности смерти и ревизии для каждого цикла извлекались из кривых Каплана-Майера, построенных раздельно для каждой группы. Кривая ревизии строилась по минимальному из двух времён: выживаемости без нестабильности имплантов и выживаемости без местного рецидива. Первичные затраты вносились в момент t = 0 без дисконтирования. Затраты ревизионного лечения и QALY дисконтировались по ставке 3% в год. Утилита в состоянии ревизии принималась равной утилите живого пациента минус 0.20. Инкрементальное соотношение затрат и эффективности (ICER) рассчитывалось как отношение разницы дисконтированных затрат к разнице накопленных QALY между группами. Порог готовности платить (WTP) устанавливался на уровне 2 235 202 руб/QALY [15]. 

Анализ чувствительности. Детерминированный односторонний анализ чувствительности (DSA) проводился вариацией каждого входного параметра в диапазоне ±25% для затрат и ±0.10 для индексов полезности; результаты представлены в виде торнадо-диаграммы. Вероятностный анализ чувствительности (PSA) выполнялся методом Монте-Карло (n = 1000 итераций): затраты задавались гамма-распределением (CV = 0.25), индексы полезности - бета-распределением (SD = 0.05). По результатам PSA строилась плоскость экономической эффективности и кривая приемлемости (CEAC).

 

Рисунок 1. Структура марковской модели.

 

Анализ данных. Непрерывные переменные представлены в виде медианы и межквартильного размаха (Me (Q1–Q3)); показатели качества жизни описаны с использованием среднего арифметического и стандартного отклонения (M (SD)) для обеспечения корректности последующего расчета QALY. Сравнение групп по исходным характеристикам выполнялось с применением критерия Манна-Уитни для непрерывных переменных и точного критерия Фишера для категориальных. Пропущенные значения восстанавливались методом множественной импутации на основе прогнозируемого среднего соответствия (predictive mean matching) с использованием пакета mice. Все расчёты выполнены в R (версия 4.3) с применением пакетов survival, gtsummary, eq5d. Уровень статистической значимости принят равным p<0,05.

Результаты

В исследование включены 85 пациентов: 34 в группе 3D PEEK и 51 в группе сПТП. Сравнительная характеристика групп представлена в Таблице 1. По демографическим показателям группы были сопоставимы: медианный возраст составил 50,5 (44-59) лет в группе 3D PEEK и 53,7 (45-62) лет в группе сПТП, соотношение полов не различалось. Группы были сопоставимы по типу опухоли, статусу ECOG, неврологическому дефициту по ASIA, наличию висцеральных метастазов и предшествующему лечению. Операционное время и объём кровопотери между группами значимо не различались.

Продолжительность госпитализации была выше при использовании индивидуальных протезов и составила 25,5 дня по сравнению с 18,3 дня для стандартных изделий (p=0,003). При этом в послеоперационном периоде частота осложнений не различалась между когортами (p>0,9). 

Показатели общей выживаемости были сопоставимы. К исходу 12 месяцев общая выживаемость в группе 3D PEEK составила 100%, в группе сПТП равнялась 97,9%. К 24 месяцам данные показатели достигли 96,0% и 81,8% соответственно. Выживаемость без локального рецидива к 12 месяцам составила 90,6% для индивидуальных имплантов и 78,3% для стандартных, а к 24 месяцам достигла 83,6% и 75,7%. Выживаемость без нестабильности конструкций для 3D PEEK составила 100% на сроке 12 месяцев и 94,1% к 24 месяцам, тогда как для сПТП данный показатель оставался на уровне 87,4% на обоих сроках. 

Таблица 1. Основные показатели в группах сравнения

 

Показатель	3D PEEK (n = 34)	сПТП (n = 51)	p
Демографические и клинические характеристики
Возраст, лет, Me (Q1-Q3)	50,5 (44,0-59,0)	53,7 (45,0–62,0)	0,2
Пол, мужской, n (%)	19 (56%)	29 (57%)	>0,9
ECOG 1–2, n (%)	22 (65%)	35 (69%)	0,7
mFI-5 ≥2, n (%)	12 (35%)	23 (45%)	0,4
Характеристика опухоли
Гистологический тип, n (%)			0,6
- первично-злокачественная	16 (47%)	21 (41%)
- метастатическая	10 (29%)	20 (39%)
- доброкачественная локально-агрессивная	8 (24%)	10 (20%)
Локализация по классификации WBB (слои B-D), n (%)	21 (62%)	27 (53%)	0,5
Хирургические параметры
Число резецированных сегментов, n (%)			0,2
- 1	25 (74%)	44 (86%)
- 2	6 (18%)	6 (12%)
- 3	3 (8,8%)	1 (2,0%)
Количество уровней фиксации, уровней, Me (Q1–Q3)	5,9 (5,0–7,0)	5,2 (5,0–6,0)	0,2
Длительность операции, ч, Me (Q1–Q3)	4,9 (3,7–6,0)	4,1 (3,1–5,2)	0,3
Кровопотеря, мл, Me (Q1–Q3)	1 580 (900–2 100)	1 530 (700–2 500)	0,8
Осложнения SAVES v2 ≥2, n (%)	10 (29%)	17 (33%)	>0,9
Длительность госпитализации, сут, Me (Q1–Q3)	25,5 (18,0–33,0)	18,3 (12,0–24,0)	0,003
Неврологический статус и функция
ASIA E до операции, n (%)	12 (35%)	18 (35%)	>0,9
Самостоятельная ходьба до операции, n (%)	18 (53%)	30 (59%)	0,3
ASIA E при последнем наблюдении, n (%)	23 (68%)	30 (64%)	0,6
Самостоятельная ходьба при последнем наблюдении, n (%)	23 (68%)	37 (76%)	0,082
Осложнения и ревизии
Ревизионное вмешательство, n (%)	4 (12%)	17 (33%)	0,024
Локальный рецидив, n (%)	4 (12%)	14 (27%	0.083
Нестабильность конструкции, n (%)	1 (2,9%)	7 (14%)	0,14
Выживаемость
ОВ 12 мес., % (95% ДИ)	100% (100–100)	98% (94–100)	>0,9
ОВ 24 мес., % (95% ДИ)	96% (89–100)	82% (70–95)	>0,9
БРВ 12 мес., % (95% ДИ)	91% (81–100)	78% (67–91)	0,10
БРВ 24 мес., % (95% ДИ)	84% (69–100)	76% (64–89)	0,10
Выживаемость без нестабильности 12 мес., % (95% ДИ)	100% (100–100)	87% (78–97)	0,12
Выживаемость без нестабильности 24 мес., % (95% ДИ)	94% (84–100)	87% (78–97)	0,12
Качество жизни (EQ-5D-5L)
EQ-5D VT до операции, M (SD)	0,269 (0.273)	0,293 (0.242)	0,435
EQ-5D VT при последнем наблюдении, M (SD)	0,718 (0.122)	0,611 (0.155)	0,004
Δ EQ-5D VT (после − до), M (SD)	0,449 (0.239)	0,318 (0.253)	0,019
Затраты
Суммарные затраты на операцию, руб., Me (Q1–Q3)	489 361 (392 065–565 126)	269 950 (183 353–310 500)	<0,001
Стоимость имплантов, руб., Me (Q1–Q3)	388 437 (275 622–470 976)	187 790 (145 000–224 810)	<0,001
Стоимость ревизионного лечения, руб., Me (Q1–Q3)	331 000  (296 500–365 500)	296 151 (218 139–319 998)	0.302

 

ОВ - общая выживаемость; БРВ - безрецидивная выживаемость; Me - медиана; M - среднее; SD - стандартное отклонение; Q1–Q3 - межквартильный размах; ДИ - доверительный интервал. Сравнение выполнено критерием Манна-Уитни для непрерывных переменных, точным критерием Фишера - для категориальных, log-rank тестом - для показателей выживаемости. Жирным выделены значения p < 0,05.

Необходимость ревизионного вмешательства возникала реже в группе 3D PEEK (12% случаев) по сравнению со стандартными конструкциями (33% случаев, p=0,024). Из них частота механической несостоятельности имплантов составила 2,9% для 3D PEEK и 14% для сПТП (p=0,14).

До операции индекс полезности EQ-5D-5L VT был сопоставим между группами: 0,269  ± 0.273 в группе 3D PEEK и 0,293 ± 0.242в группе сПТП (p = 0,435). При последнем наблюдении группа 3D PEEK показала значимо более высокий индекс: 0,718 ± 0,122 против 0,611 ± 0,155 (p = 0,004). В обеих группах качество жизни значимо улучшилось относительно предоперационного уровня, однако величина этого прироста оказалась значительно больше при использовании индивидуальных 3D PEEK протезов.

Средние суммарные затраты на первичное хирургическое лечение составили 489 361 руб. в группе 3D PEEK и 269 950  руб. в группе сПТП (p<0,001). Средние затраты на имплантаты составили 388 437 руб. и 187 790 руб. соответственно (p<0,001). Затраты на ревизионное лечение между группами статистически значимо не различались (p=0,302)

 

Клинико-экономический анализ. По результатам базового анализа марковской модели с временным горизонтом 60 месяцев и ставкой дисконтирования 3%, суммарные дисконтированные затраты составили 536 919 руб. для группы 3D PEEK и 375 258 руб. для группы сПТП. Накопленные годы жизни с поправкой на качество (QALY) равнялись 2,305 и 2,007 соответственно. Использование индивидуальных протезов потребовало дополнительных затрат в размере 161 661 руб. при увеличении эффективности на 0,298 QALY. Инкрементальное соотношение затрат и эффективности (ICER) достигло 541 873 руб/QALY. Данное значение располагается ниже порога готовности платить (WTP), установленного на уровне 2 235 202 руб/QALY. Следовательно, стратегия применения 3D PEEK протезов признается экономически приемлемой.

По результатам вероятностного анализа чувствительности на основе 1000 итераций Монте-Карло медиана ICER составила 368 357 руб/QALY при 95% доверительном интервале от -5 465 387 до 7 011 593 руб/QALY. Распределение симуляций на плоскости экономической эффективности выявило преимущество индивидуальных имплантатов по критерию накопленных QALY (Рис. 2). При наиболее неблагоприятных расчетных параметрах стратегия индивидуального протезирования сохраняет экономическую целесообразность. Построенная кривая приемлемости (Рис. 3) показала экспоненциальное снижение рентабельности применения стандартных конструкций при росте порога WTP: при значении в 2 235 202 руб/QALY вероятность их экономической эффективности составляет 18,6%. В свою очередь, детерминированный односторонний анализ чувствительности (Рис. 4) выявил, что первостепенное влияние на амплитуду ICER оказывали колебания индексов качества жизни обеих групп.

Рисунок 2.  Плоскость экономической эффективности по результатам вероятностного анализа чувствительности для стратегий сПТП и 3D PEEK. Большинство симуляций концентрируется в левой нижней квадранте, что указывает на меньшую стоимость и меньшую эффективность стандартных протезов по сравнению с индивидуальными конструкциями. 

 

Рисунок 3. Кривая приемлемости экономической эффективности (CEAC). С увеличением порога готовности платить вероятность экономической целесообразности использования стандартных протезов экспоненциально снижается, составляя около 18,6% при заданном пороге.

Рисунок 4. Торнадо-диаграмма детерминированного одностороннего анализа чувствительности. Наибольшее влияние на показатель инкрементального соотношения затрат и эффективности оказывают значения индексов EQ-5D в обеих группах, в то время как затраты на хирургическое лечение и ревизионные вмешательства демонстрируют минимальный вклад в отклонение базового сценария.

Обсуждение

Традиционно для оценки эффективности хирургического лечения опухолевого поражения позвоночника применяются показатели общей выживаемости и частоты локального рецидивирования [16–20], однако в настоящее время фокус смещается на анализ клинико-экономической целесообразности [21]. С учетом высокой стоимости индивидуальных имплантов, оценка пациент-специфичных медицинских технологий должна базироваться на методологии QALY для корректного учета долгосрочного функционального статуса больного, поскольку изолированная оценка периоперационных расходов приводит к искажению реальной стоимости лечения при среднесрочном планировании бюджета [22].

 

Исходя из наших данных клинико-экономического моделирования, применение индивидуальных имплантатов из полиэфирэфиркетона (3D PEEK) сопряжено с объективным увеличением прямых медицинских затрат на этапе первичной госпитализации. Обусловлено это высокой себестоимостью прецизионного аддитивного производства и длительным технологическим циклом подготовки конструкции [23]. При этом расчетное увеличение показателя QALY в когорте индивидуальных протезов указывает на пролонгацию функционально состоятельного периода жизни пациентов. Прирост индекса полезности достигается за счет минимизации частоты ревизионных вмешательств и отсутствия механической несостоятельности имплантатов в отдаленном послеоперационном периоде. Инкрементальное соотношение затрат и эффективности (ICER) на уровне 541 873 руб/QALY подтверждает экономическую приемлемость дополнительных финансовых издержек на индивидуальное протезирование в условиях отечественного WTP. Подобная тенденция описана Р.М. Тихиловым и соавторами при оценке индивидуальных вертлужных компонентов в ревизионной артропластике тазобедренного сустава [24]. Авторы установили, что при дефектах Paprosky 3A прирост QALY составил 0,2, а показатель ICER находился ниже порога WTP. В нашей модели прирост составил 0,298 QALY, что представляет собой сопоставимую величину, достигнутую в условиях онковертебрологии с прогнозируемой ограниченной выживаемостью. 

 

Снижение затрат на ревизионное лечение лишь частично компенсирует разницу в первичных расходах. Согласно результатам детерминированного анализа чувствительности, первостепенное влияние на показатель ICER оказывают не прямые финансовые издержки на повторные операции, а значения индексов полезности. Следовательно, достижение экономической эффективности индивидуальных изделий обусловлено именно выраженным приростом качества жизни пациентов на фоне надежной реконструкции позвоночника и отсутствия необходимости в ревизионных вмешательствах. Данный тезис согласуется с результатами P.J.Mounsef и соавторов, отметивших ассоциацию 3D-печатных конструкций с достоверным улучшением послеоперационной функции в онкоортопедии [25].

Вместе с тем, полученные данные о рентабельности индивидуальных протезов согласуются с выводами P. Tack и соавторов [26], установивших общую экономическую целесообразность 3D-печатных имплантатов. Это происходит за счет точного анатомического соответствия, достижения немедленной стабильности и сокращения продолжительности хирургического вмешательства. В систематическом обзоре M. Dong и соавторов показано, что 3D-печатные протезы тел позвонков ассоциированы с меньшим проседанием и сниженной частотой ранних осложнений по сравнению со стандартными конструкциями [27]. В нашей выборке данное преимущество подтверждается более низкой долей нестабильности имплантатов (2,9% против 14%, p=0,14) и статистически значимым снижением числа ревизий (12% против 33%, p=0,024) в группе 3D PEEK. Вместе с тем Z. Chen и соавторы (2023) при сравнении аддитивных серийных протезов со стандартными конструкциями (сПТП) выявили сопоставимые клинические исходы при неизбежно более высоких затратах на 3D-печатные изделия [28].

 

По нашему мнению, выбор материала имплантата также определяет финальные экономические показатели лечения. A.D. Davidar и соавторы (2026) доказали рентабельность систем на основе PEEK в спинальной нейроонкологии с показателем ICER на уровне 124 587 долларов США за QALY при пороге готовности платить в 150 000 долларов США за QALY [29]. Применительно к протезированию тел позвонков использование радиопрозрачного полиэфирэфиркетона минимизирует артефакты при контрольной компьютерной томографии и облегчает планирование адъювантной лучевой терапии, что косвенно сокращает издержки на лечение локальных рецидивов [30]. При этом в экономическом анализе A.D. Davidar отмечено, что рентабельность подобных конструкций существенно зависит от стоимости самих имплантатов [29]. В нашей модели стоимость изделия также является наиболее чувствительным параметром по результатам детерминированного анализа, следовательно, снижение себестоимости 3D PEEK протезов по мере масштабирования производства способно дополнительно улучшить экономический профиль технологии. Вероятностный анализ чувствительности выявил широкий доверительный интервал ICER (от -5 465 387 до 7 011 593 руб/QALY) и вероятность экономической эффективности при заданном WTP на уровне 18,6%, что требует взвешенной интерпретации точечной оценки. Р.М. Тихилов и соавторы наблюдали аналогичный статистический эффект, при котором неопределенность PSA закономерно возрастает на фоне малых выборок и ограниченного горизонта наблюдения [24].

Настоящее исследование имеет ряд ограничений. Во-первых, ретроспективный дизайн. Пациенты включались в группу 3D PEEK при возможности изготовления конструкции в течение двух недель до операции. Подобный подход снижает риск систематической ошибки отбора по тяжести опухолевого процесса, но сохраняет вероятность временного смещения. Малый размер выборки ограничивает статистическую мощность анализа, в связи с чем ряд клинически значимых различий не достиг заданного порога значимости. Медиана общей выживаемости в группе 3D PEEK не была достигнута, что потребовало экстраполяции кривых Каплана-Майера за пределы наблюдаемых данных и послужило основным источником неопределенности в модели. Наконец, гетерогенность гистологических типов первичных и метастатических опухолей вносит неоднородность в оценку индексов полезности и вероятностей марковских переходов, ограничивая обобщаемость выводов для узких нозологических подгрупп.

 

Заключение 

Применение индивидуальных 3D PEEK протезов для реконструкции передней опорной колонны при опухолевом поражении позвоночника признается экономически приемлемой стратегией в рамках отечественной системы здравоохранения. Использование индивидуальных конструкций сопровождается ожидаемым увеличением прямых медицинских затрат на этапе первичного хирургического вмешательства, однако снижает потребности в ревизионных операциях. Достижение надежной реконструкции обеспечивает значимый прирост качества жизни пациентов в отдаленном послеоперационном периоде. Ожидаемое масштабирование аддитивного производства и закономерное снижение себестоимости печати создадут необходимые условия для рутинной интеграции предложенной технологии в стандарты онковертебрологии.

About the authors

Nikita S. Zaborovskii

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics; St. Petersburg State University

Author for correspondence.
Email: n.zaborovskii@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4562-8160
SPIN-code: 3766-5993

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg; St. Petersburg

Sergei V. Masevnin

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: drmasevnin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9853-7089
SPIN-code: 5505-2641

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

Dmitrii A. Ptashnikov

St. Petersburg Clinical Hospital of the Russian Academy of Sciences

Email: drptashnikov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5765-3158
SPIN-code: 7678-6542

Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, St. Petersburg

Rashid M. Tikhilov

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: rtikhilov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0733-2414
SPIN-code: 3602-4912

Dr. Sci. (Med.), Professor, Corresponding Member of the RAS

Russian Federation, St. Petersburg

References

Supplementary files