Screening of patients with cerebral aneurysms: mathematical analysis and economic justification

Zh Vopr Neirokhir Im N N Burdenko. 2023;87(1):15-24. doi: 10.17116/neiro20238701115.
[Article in English, Russian]

Abstract

Subarachnoid hemorrhages due to rupture of cerebral aneurysms have a high risk of disability and mortality. Screening of the population to detect aneurysms in patients with risk factors is currently not carried out in Russia. However, the detection of clinically silent aneurysms and their subsequent prophylactic surgical treatment are justified, according to numerous studies.

Background: Demonstrate the clinical and economic feasibility of screening the population (including first-line relatives) for cerebral aneurysms using an economic and mathematical model of the RF virtual population.

Material and methods: Mathematical modeling was carried out using an algorithm that implements a discrete Markov chain. The virtual population consisted of 145 million people (the population of the Russian Federation). Magnetic resonance angiography 3DTOF was chosen as a screening method. Virtual patients underwent preventive surgical treatment in case of detection of aneurysm during screening. The number of aneurysms in the population, the number of aneurysmal subarachnoid hemorrhage (aSAH), the cost and outcomes of treatment, and the risk of disability were calculated.

Results: In the case of screening and preventive surgical treatment of aneurysms, there is a decrease in the number of aSAH by 14.3% (37.5% in first-line relatives (RPLR), which affects the reduction in mortality due to aSAH by 14.4% (24.1% in The total number of disabled people is reduced by 1.5% (5.1% for the RPHR). A shift in the structure of disability towards greater labor and social adaptation of patients was noted. An economic analysis for the entire population showed that screening saves 7.7 billion annually rubles, including in the population consisting of RPLR - 4.9 billion rubles.

Conclusion: The created mathematical model of the virtual population demonstrated that screening and prophylactic treatment of cerebral aneurysms makes it possible to reduce the number of aSAH and associated mortality among the entire population and in the RPLR group. The number of individuals with severe disabilities is decreasing. Thus, population screening for the detection of cerebral aneurysms may be clinically effective and cost-effective in the general population, especially in RPCR.

Субарахноидальные кровоизлияния вследствие разрыва аневризм головного мозга имеют высокий риск инвалидизации и смертности. Скрининг населения с целью выявления аневризм у пациентов с факторами риска в настоящее время в России не проводится. Однако выявление клинически не проявившихся аневризм и их последующее профилактическое хирургическое лечение являются оправданными, по данным многочисленных исследований.

Цель исследования: Продемонстрировать клиническую и экономическую целесообразность скрининга населения (в том числе родственников первой линии родства (РПЛР) на предмет церебральных аневризм с применением экономическо-математической модели виртуальной популяции РФ.

Материал и методы: Математическое моделирование проводилось с использованием алгоритма, реализующего дискретную цепь Маркова. Виртуальная популяция состояла из 145 млн человек (население РФ). В качестве метода скрининга выбрана магнитно-резонансная ангиография 3DTOF. Виртуальные пациенты подвергались превентивному хирургическому лечению в случае выявления аневризмы при скрининге. Рассчитывались количество аневризм в популяции, число аневризматического субарахноидального кровоизлияния (аСАК), стоимость и исходы лечения, риск инвалидизации.

Результаты: В случае скрининга и превентивного хирургического лечения аневризм наблюдается уменьшение количества аСАК на 14,3% (37,5% у РПЛР, что влияет на сокращение смертности в результате аСАК на 14,4% (24,1% у РПЛР). Снижается общее число инвалидов на 1,5% (5,1% у РПЛР). Отмечено смещение структуры инвалидности в сторону большей трудовой и социальной адаптации пациентов. Экономический анализ для всей популяции показал, что скрининг позволяет ежегодно экономить 7,7 млрд рублей, в том числе в популяции, состоящей из РПЛР, — 4,9 млрд рублей.

Заключение: Созданная математическая модель виртуальной популяции продемонстрировала, что скрининг и профилактическое лечение аневризм сосудов головного мозга дает возможность снизить количество аСАК и ассоциированной с ним летальности среди всего населения и в группе РПЛР. Уменьшается количество индивидов с инвалидностью тяжелой степени. Таким образом, скрининг населения с целью выявления церебральных аневризм может быть клинически эффективен и экономически оправдан в общей популяции, тем более у РПЛР.

Keywords: cerebral aneurysms; cost; economic analysis; screening.

Publication types

  • English Abstract

MeSH terms

  • Humans
  • Intracranial Aneurysm* / diagnostic imaging
  • Intracranial Aneurysm* / epidemiology
  • Intracranial Aneurysm* / surgery
  • Magnetic Resonance Angiography / adverse effects
  • Risk Factors
  • Russia
  • Subarachnoid Hemorrhage* / diagnostic imaging
  • Subarachnoid Hemorrhage* / epidemiology
  • Subarachnoid Hemorrhage* / surgery