Методология нечеткого принятия решений и алгоритмизация управления оказанием медицинской помощи больным пиелонефритом
|
|
Скачать 0.53 Mb.
|
|
На правах рукописи НОВИКОВ Алексей Викторович МЕТОДОЛОГИЯ НЕЧЕТКОГО ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ И АЛГОРИТМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ОКАЗАНИЕМ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ БОЛЬНЫМ ПИЕЛОНЕФРИТОМ Специальность: 05.13.01- Cистемный анализ, управление и обработка информации (технические и медицинские системы) АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук Воронеж - 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Курский государственный технический университет» Научный консультант доктор медицинских наук, профессор Серегин Станислав Петрович Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Назаренко Евгений Андреевич; доктор медицинских наук, профессор Иванов Виктор Афанасьевич; доктор медицинских наук, профессор Бежин Александр Иванович Ведущая организация ГОУДПО «Российская медицинская академия последипломного образования» г. Москва Защита состоится 25 сентября 2009 года в 1500 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.02 ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» по адресу: 394026, Воронеж, Московский просп., 14. С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет». Автореферат разослан «___»__________2009 г. Ученый секретарь диссертационного совета Федорков Е.Д. ^ Актуальность проблемы. Пиелонефрит – наиболее частое неспецифическое заболевание почек во всех возрастных группах, превосходя по своей частоте все болезни почек вместе взятые (Т.С. Перепанова, Н.И. Тарасов 2006). Согласно статистическим данным в среднем на планете каждый год пиелонефритом заболевает 1 % людей (М.Ф. Трапезникова 2007). При этом вопросы профилактики, диагностики и дифференциальной диагностики стадий заболевания, лечения (и в особенности излечения) далеки от разрешения. Причиной этого является многообразие субъективных и объективных проявлений заболевания, отражающих как местные проявления, так и системную реакцию организма. Применяемые диагностические методы часто не позволяют ни установить, ни исключить диагноз. Вместе с тем диагностическая ценность отдельных критериев все еще оспаривается некоторыми исследователями (А.В. Кухтевич, Н.Б. Гордовская, 1997). Пиелонефрит, как заболевание полипатогенетическое, требует комплексного подхода к лечению. Используемые методики терапии, несмотря на их многочисленность, не всегда эффективны, а без учета особенностей развития каждого конкретного случая заболевания и факторов, способствующих его хронизации, не могут удовлетворить ни лечащего врача, ни его пациента. Поэтому возникает потребность разработки процедур прогнозирования и диагностики пиелонефрита, выбора рациональной терапии, учитывающей особенности течения заболевания. При этом необходимо учитывать теоретические и прикладные системные связи и закономерности развития патологического процесса с ориентацией на применение современных математических методов и информационных технологий (Е.Я. Львович, В.Н. Фролов, 2007). Таким образом, разработка и исследование методов и средств прогнозирования, диагностики и управления комбинированной профилактикой и терапией пиелонефрита, позволяющих повысить качество диагностики и лечения этого заболевания, на основе методов системного анализа является актуальной научной задачей. Работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательской работы межведомственного научного совета по урологии и оперативной нефрологии, секции Министерства здравоохранения и социального развития РФ и Российской академии наук, в соответствии с научным направлением ГОУВПО «Курский государственный технический университет» «Разработка медико-экологических информационных технологий». Цель работы: улучшение качества оказания медицинской помощи больным, страдающим различными формами пиелонефрита, на основе создания моделей, методов и алгоритмов прогнозирования, диагностики, профилактики и лечения пиелонефрита, сочетающих медикаментозные и физиотерапевтические процедуры, управляемые автоматизированной системой поддержки принятия решений врача-уролога. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: на основе анализа информации об особенностях пиелонефрита обосновать выбор математического аппарата принятия решений; изучить клинические проявления различных форм пиелонефрита, выявляемые на основании клинических, лабораторных и аппаратных методов исследования, изучить особенности представления данных и сформировать систему прогностических и диагностических признаков; синтезировать систему нечетких решающих правил для прогнозирования и диагностики пиелонефрита; разработать алгоритмы управления процессами профилактики и лечения исследуемого заболевания; разработать и внедрить в практику новый способ лечения гнойного осложненного пиелонефрита с применением гипохлорита натрия на системном и местном уровне; разработать и внедрить в практику метод камнеизгоняющей терапии с применением звуковой стимуляции мочевых путей и α-адреноблокаторов; сформировать систему прогностических признаков и синтезировать систему нечетких решающих правил для прогнозирования грыжеобразования в отдаленном послеоперационном периоде с обоснованием превентивной герниопластики у больных, оперированных на верхних мочевых путях; разработать структуру автоматизированной системы поддержки принятия решений врача-уролога; проанализировать эффективность применения предложенных методов и средств в клинических условиях и разработать рекомендации по их практическому применению. Методы исследования. В работе для решения поставленных задач использовались методы клинико-лабораторных и аппаратных исследований, системного анализа, теории управления, математического моделирования, основные положения теории вероятности, математической статистики и нечеткой логики принятия решения, а также методы экспертного оценивания. Научная новизна исследования. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: система информативных признаков, отличающаяся комплексным учетом факторов риска и субклинических проявлений пиелонефрита, позволяющая повысить качество прогнозирования возникновения и обострения данного заболевания; решающие правила для прогнозирования возникновения и обострения пиелонефрита и его дифференциальной диагностики, отличающиеся комплексным использованием разнородных факторов риска при их неполном описании, обеспечивающие требуемое для практики качество классификации с учетом приемлемых временных и технико-экономических затрат, использование которых позволяет научно-обоснованно решать задачи рационализации профилактики и лечения; алгоритмы управления процессами профилактики и лечения пиелонефрита, отличающиеся возможностью рационально и гибко менять тактику ведения пациентов в зависимости от их текущего состояния с учетом разнородных факторов риска и клинических форм заболевания; способ лечения больных гнойным осложненным пиелонефритом, отличающийся комплексным использованием внутривенного введения гипохлорита натрия в небольшой концентрации (0,004 %) и внутрилоханочным введением раствора высокой концентрации (0,06 %), чем достигается хороший эффект при отсутствии развития осложнений, связанных с внутривенным введением раствора высокой концентрации; способ проведения литокинетической терапии, отличающийся использованием звуковой стимуляции области почек волнами в “качающемся” диапазоне от 2,0 до 3,5 кГц, модулированными низкочастотными колебаниями 60 Гц, а также прием α-адреноблокаторов, сокращающий сроки отхождения конкрементов, уменьшающий количество инфекционно-воспалительных осложнений при камнях мочеточника и сокращающий количество инвазивных манипуляций по их устранению; способ прогнозирования грыжеобразования после операции на верхних мочевых путях, отличающийся применением синтезированных нечетких решающих правил, позволяющий научно обосновать показания к превентивной герниопластике и снизить количество данных осложнений в отдаленном послеоперационном периоде; структура и информационно-алгоритмическое обеспечение системы поддержки принятия решений врача-уролога по прогнозированию, диагностике, профилактике и лечению различных форм пиелонефрита, обеспечивающая улучшение качества оказания медицинской помощи и ведения пациентов с данным заболеванием, отличающаяся использованием правил нечеткой логики принятия решений. Практическая значимость и результаты внедрения работы. Разработанные модели, методы и алгоритмы составили основу для построения автоматизированной системы поддержки принятия решений врача-уролога, клинические испытания которой показали целесообразность ее использования в медицинской практике. Применение предложенных в диссертации разработок позволяет прогнозировать возникновение острого пиелонефрита или обострения хронического пиелонефрита, рационализировать, персонализировать и повысить качество профилактических мероприятий, диагностики, лечебных процедур, сократить сроки лечения, без повышения временных и технико-экономических затрат лечебно-диагностического процесса. Предложенные в работе методы и средства внедрены в учебный процесс кафедры биомедицинской инженерии ГОУВПО «Курский государственный технический университет» и используются в клинической практике МУЗ «городская клиническая больница скорой медицинской помощи» г. Курска, ЦРБ г. Щигры, поликлиниках г. Курска. Экономическая и социальная значимость состоит в снижении заболеваемости пиелонефритом, повышении качества оказания медицинской помощи, сокращении сроков временной нетрудоспособности и уменьшении случаев стойкой утраты трудоспособности, улучшении качества жизни пациентов. Апробация. Основные положения и научные результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях: IV конгрессе Российской Ассоциации аллергологов и клинических иммунологов (Москва, 2001), I Всероссийском форуме «III тысячелетие. Пути к здоровью нации» (Москва, 2001), VIII и IX Российских национальных конгрессах «Человек и лекарство» (Москва, 2001, 2002), II Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии, экспериментальной и клинической медицины» (Орел, 2001), 67-й научной сессии КГМУ и отделения медико-биологических наук Центрально-Черноземного научного центра РАМН (Курск, 2002), Х юбилейном съезде урологов России (Москва, 2002), Пленуме правления Российского общества урологов (Москва, 2003), IX и X Международных научно-технических конференциях «Медико-экологические информационные технологии» (Курск, 2006, 2007), Международном конгрессе по андрологии (Сочи, 2006), Всероссийской научно-практической конференции «Концептуальные и прикладные аспекты медицины и образования» (Курск, 2007), заседании кафедр урологии КГМУ и биомедицинской инженерии КГТУ (Курск, 2008). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 46 научных работ, в том числе одна монография и 11 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем анализируются современные диагностические возможности при пиелонефрите и состояниях, ему способствующих [2,20,21,22,35,38,39]; приводятся данные о возможности применения аппарата нечеткой логики для решения задач прогнозирования и диагностики воспалительных заболеваний мочеполового тракта [4-6,9,12,40-44,46]; анализируются варианты лечения и профилактики воспалительных заболеваний в урологии [1,13-16,19,23-27,29-32,33], сообщаются сведения об авторских методиках лечения и профилактики пиелонефрита и заболеваний, вызывающих его развитие [3,7,8,10,11,17,18,28,33,36,37,45]. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 301 наименования. Основная часть работы изложена на 232 страницах, содержит 20 рисунков и 36 таблиц. ^ Во введении обоснована актуальность проблемы, определены цель и задачи исследования, определена новизна и практическая значимость работы. В первой главе проведен анализ современных представлений об этиологии и патогенезе пиелонефрита, определены диагностические принципы и выделены недостатки существующих подходов к диагностике и лечению. По степени влияния на развитие болезни патологические факторы не равнозначны, часть из них не имеет количественных показателей. Оценка воспалительной патологии почек проводится врачом интуитивно и является субъективной, что сказывается негативным образом при выборе лечебных мероприятий. Проанализированы существующие математические модели моделирования и выбора лечебных мероприятий. Показано, что в условиях неполной априорной информации наиболее приемлемым для решения задач прогнозирования и диагностики, профилактики и лечения пиелонефрита является математический аппарат нечеткой логики принятия решений. Во второй главе определяются объект, методы и средства исследования, дается клинико-эпидемиологическая характеристика больных пиелонефритом. Исследование базируется на ретроспективном анализе медицинской документации больных различными формами пиелонефрита, проходивших лечение в урологических отделениях МУЗГКБСМП г. Курска, а также обращавшихся в поликлинику МУЗ Щигровская ЦРБ в 2007-2008 гг., всего 367 человек 18-92 лет, из них мужчин 73 (19,9%), женщин 294 (80,1%). ^
Наиболее часто острый пиелонефрит встречается в возрасте от 30 до 39 лет, наибольшее количество больных (80,1%) были трудоспособного возраста. Среди больных пиелонефритом его серозная форма отмечена у 259 человек (70,6%), различные формы гнойного пиелонефрита у 108 (29,4%). У 55 (50,9%) выявлены карбункулы почки, апостематозный пиелонефрит был у 40 человек (37,0%), абсцесс почки у 13 пациентов (12,1%). У больных серозным пиелонефритом заболевание было первичным в 73% случаев (189 человек), вторичный пиелонефрит установлен у 70 человек (27%). Обратная картина отмечается среди больных гнойными формами пиелонефрита: 75% (81 человек) имели вторичный пиелонефрит и 25% (27 человек) первичный. Всем больным проведено общеклиническое обследование, включающее опрос, осмотр, проведение лабораторных тестов (общий анализ крови и мочи, биохимический анализ крови), бактериологического исследования мочи, инструментальных методов обследования (УЗИ почек, органов малого таза и брюшной полости, обзорной и экскреторной урографии, МРТ). Определены методы профилактики и лечения пиелонефрита, включающие ряд авторских методик: способ лечения больных осложненным гнойным пиелонефритом - после нефростомии, декапсуляции, иссечения гнойных элементов почки, в течение 7 дней, по нефростоме орошается полостная система почки утром и вечером (25 мл 0,06% раствора гипохлорита натрия) в сочетании с внутривенным введением – 0,004% раствора (10 мл на кг веса 1 раз в сутки); способ профилактики инфекционно-воспалительных осложнений у больных, оперированных по поводу ДГПЖ (патент № 2261716 бюлл. №28 от 10.10.2005) - 2-3 дня 1 раз в день внутривенно вводили 0,004% раствор гипохлорита натрия (10 мл на кг веса) в сочетании с внутрипузырным введением 0,06% раствора (400 мл 1 раз в день) в течение 6-10 дней; способ литокинетической терапии при камнях мочеточника - назначается препарат α-адреноблокатор, затем через 3 часа в течение 15 минут проводится сеанс звуковой стимуляции на проекцию почки звуковыми волнами в “качающемся” диапазоне от 2,0 до 3,5 кГц, что обеспечивает восстановление нарушенной функции без индивидуального подбора частоты, при этом звуковые волны модулируются низкочастотными колебаниями частотой 60 Гц, повторный сеанс через 4-5 часов, курс лечения 5-7 дней; способ лечения больных хроническим простатитом (патент С2 2194547 RU №5/067 А61 бюлл. №35 от 27.02.2001) - применяется поливитаминный комплекс (бета-каротин 2,5 мг + аскорбиновая кислота 25,0 мг + альфа-токоферола ацетат 12,5 мг) в течение 20-30 дней в сочетании с 10 сеансами МИЛ-терапии с одновременным воздействием на каротидные зоны (2 поля, частота 50 Гц, экспозиция 1 мин), яремную область (1 поле, частота 50 Гц, экспозиция 2 мин), надлобковую область (1 поле, частота 5 Гц, экспозиция 2 мин), промежность (1 поле, частота 5 Гц, экспозиция 5 мин), трансректально ректальным полостным электродом с излучающей поверхностью 11,3 см2 (1 поле, частота 1000 Гц, экспозиция 5 мин). Для решения поставленной задачи на первом этапе определены информативные признаки и сформированы рабочий словарь признаков и алфавит классов. По каждому из признаков группой экспертов определены функции принадлежностей  к исследуемым классам состояний. Вид и форма функции принадлежности выбираются исходя из результатов разведочного анализа, существа решаемой задачи при обеспечении наилучшего приближения аналитических зависимостей экспериментальным данным по критерию минимальной ошибки классификации.Полученные функции принадлежностей используются как элементы нечетких правил принятия решений по конкретной задаче (прогнозу, диагностике пиелонефрита). Синтез нечетких решающих правил осуществлен в соответствии с модифицированным методом, разработанным и апробированным на кафедре биомедицинской инженерии ГОУВПО «Курский государственный технический университет» (Н.А. Кореневский, 2006). В результате синтеза получаются выражения для определения частных и финальных коэффициентов уверенности в принимаемых решениях. Выбор типов зависимости для расчета коэффициентов уверенности (КУωl) осуществляется экспертами исходя из знаний свойств используемых аналитических соотношений, из структуры данных и свойств решаемой задачи. На основании базовых формул расчета КУωl синтезируется многоуровневая система прогнозирования и диагностики пиелонефрита. Решение проблемы прогнозирования пиелонефрита рассматривалось как задача разделения обследуемых на два класса: ω0 – риск заболевания отсутствует, ω1 – существует риск развития пиелонефрита в течение года. Сформулирован перечень информативных признаков, влияющих на риск развития пиелонефрита (класс ω1). I. Социально-экономические факторы: х1 - уровень образования, х2 – жилищные условия, х3 – уровень дохода, x4 – социальный статус; II. Производственные факторы: х5 – трудовая занятость, х6 – работа в условиях “вредного производства”, х7 – оторванные от дома рабочие, х8 – работа в условиях неблагоприятного температурного режима, х9 – хронический стресс на производстве; III. Поведенческие факторы: х10 – низкая санитарная грамотность, х11 – несоблюдение гигиены, х12 – гиподинамия, х13 – несвоевременное опорожнение кишечника, х14 –несвоевременное опорожнение мочевого пузыря, х15 – прием алкоголя не менее 65 мл/сутки, х16 – табакокурение, х17 – хроническое переутомление, х18 – хронический стресс, х19 – промискуитет, х20 – незащищенный половой акт, х21 – аноректальный половой акт; IV. Факторы питания: х22 – использование в пищу “жесткой” воды, х23 – употребление пережаренной мясной пищи, х24 – употребление рафинированных углеводов более 60 г/сут, х25 – злоупотребление острой пищей, х26 – регулярность приема свежих овощей и фруктов, х27 – регулярность приема мясомолочных продуктов; V. Медико-биологические факторы: х28 – возраст, х29 – хроническая инфекция мочеполовых путей, х30 – трансуретральные инвазии в анамнезе, х31 – инфекции, передаваемые половым путем в анамнезе, х32 – хронические заболевания кишечника и перианальной области, х33 – нерегулярность стула, х34 – хронические воспалительные заболевания женских половых органов, х35 – фибромиома матки, х36 – использование внутриматочной спирали, х37 – аборты в анамнезе, х38 – опущение влагалища, х39 – стрессовая инконтиненция, х40 – патология уретры, х41 – инфравезикальная обструкция, х42 – фимоз, х43 – наличие постоянного дренажа в мочевых путях, х44 – патология мочевого пузыря, х45 – патология мочеточников, х46 – гидронефроз, х47 – мочекаменная болезнь, х48 – аномалии развития почек, х49 – инвазии в почку в анамнезе, х50 – рак кишечника или матки, х51 – облучение области таза в анамнезе, х52 – сахарный диабет, х53 – хронические заболевания систем и органов, х54 – иммунодефициты, х55 – беременность. По каждому признаку методом экспертного оценивания были определены функции принадлежности к классу ω1 - μω1(хi), объединяющиеся в частные решающие правила с помощью итерационных выражений:  , (1)где r – номер итерации в расчетах частного КУ по группе признаков с номером р; р=1 для признаков, формирующих КУ в ω1 от социально-экономических факторов (КУСЭФ); р=2 производственных факторов (КУРАБ); р=3 поведенческих факторов (КУПОВ); р=4 факторов питания (КУПИТ); р=5 медико-биологических факторов (КУМБФ). Финальное решающее правило определяется выражением вида: КУОРП(р+1)= КУОРП (р) + КУр+1[1- КУОРП (р)] . (2) В результате экспертного оценивания и математического моделирования была определена доля каждого из информативных блоков и финальная уверенность в принимаемых прогностических решениях (рис. 1). Анализ рис. 1 позволяет сделать вывод о том, что каждый из блоков информативных признаков в отдельности не обеспечивает требуемого качества классификации. Однако при их совместном использовании, даже при неполном признаковом описании, достигается прогностическая уверенность 0,95 и выше в зависимости от количества собираемой информации, что позволяет рекомендовать полученные решающие правила к использованию в системе поддержки принятия решений врачей-урологов.гается прогностическая уверенность 0,же при неполном описанииают требуемого качества классификации тивных блоков и финальн  КУСЭФ КУРАБ КУПОВ КУПИТ КУМБФ КУОРП ^ Диагностика пиелонефрита с помощью автоматизированной системы поддержки принятия решений включает два подраздела: определение факта наличия болезни и классификацию диагноза, т.е. определение его формы (серозная или гнойная, осложненная или неосложненная). Для синтеза решающих правил первого подраздела выделяются классы: 0 - пиелонефрит отсутствует; P – пиелонефрит есть. Для второго подраздела определены классы, разбитые на группы: I - форма пиелонефрита (ωS): ωS1 – серозная, ωS2 – гнойная; II - наличие осложняющих факторов течения пиелонефрита (ωK): ωK1 – неосложненная, ωK2 – осложненная. Для установления принадлежности к искомым классам определена система признаков хi для каждого из которых с участием экспертов определены значения функции принадлежности μω(хi). Рабочий словарь признаков включает: 1. Данные опроса: боли: х1 – локализация; х2 – интенсивность; гипертермия – х3; озноб – х4; тошнота – х5; рвота – х6; адинамия – х7; дизурия – х8. 2. Анамнестические данные: длительность заболевания – х9; предшествующая терапия – х10; сахарный диабет – х11; хронические заболевания – х12; беременность – х13; “Урологический” анамнез: х14 – мочекаменная болезнь; х15 – хронические инфекции мочевых путей; х16 – инфравезикальная обструкция; х17 – инструментальные инвазии мочевых путей; х18 –постоянные дренажи в мочевых путях. 3. Объективные данные: х19 – общее состояние; х20 – одышка; х21 –пульс; х22 –артериальное давление; х23 – сухость слизистых; х24 – болезненность почек; х25 – напряжение мышц брюшного пресса при пальпации; х26 – симптом поколачивания. 4. Лабораторные методы: общий анализ мочи: х27 – протеинурия, х28 – лейкоциты; общий анализ крови: х29 – анемия, х30 –лейкоцитоз, х31 – палочкоядерные нейтрофилы, х32 – незрелые формы лейкоцитов, х33 – токсическая зернистость в нейтрофилах, х34 – лимфопения; биохимический анализ крови: х35 – протеинемия; х36 – уровень креатинина; х37 – бактериологическое исследование мочи. 5. Инструментальные методы: УЗИ почек: х38.0 – УЗ норма, х38.1 – увеличение размеров, х38.2 – отек паренхимы, х38.3 – ретенционные изменения, х38.4 и х38.5 – неоднородность эхоструктуры и очаговые изменения паренхимы, х38.6 –камни, х38.7 – паранефральная экссудация, х38.8 – снижение дыхательной подвижности; рентгенологическое исследование: х39.0 – норма, х39.1 – увеличение размеров почки, х39.2 – нечеткость контура поясничной мышцы, х39.3 – отсутствие экскреторной функции на 7 минуте, х39.4 – ретенционные изменения, х39.5 – камни, х39.6 – снижение дыхательной подвижности почки. Диагностика пиелонефрита осуществляется поэтапно: определение факта болезни → классификация диагноза. Для постановки диагноза используется формула (1), в которой р=1 для признаков, формирующих КУ в диагнозе (P) от опроса (КУОПРОС); р=2 от анамнеза (КУАН); р=3 от осмотра (КУОСМОТР); р=4 по лабораторным анализам (КУЛАБ); р=5 по результатам инструментальных исследований (КУИНС). По всем группам признаков уверенность в диагнозе «пиелонефрит» определяется выражением: КУОП(р+1)= КУОП (р) + КУр+1 [1- КУОП (р)]. (3) При экспертном оценивании и математическом моделировании была определена доля каждого из информативных блоков и финальная уверенность в диагнозе «пиелонефрит» (рис. 2).  КУОПРОС КУАН КУОСМОТР КУЛАБ КУИНС КУОП ^ Как видно из представленного рисунка ни один из блоков информативных признаков по отдельности не может обеспечить необходимого качества классификации. В случае их совместного использования достигается уверенность 0,95 (при наличии у пациента всех признаков с максимальными величинами функций принадлежности), наиболее часто встречающиеся характеристики и их значения признаков дают величину КУОП выше 0,88. В процессе обучения получен порог классификации (для дефазификатора)  = 0,75.Этапом, следующим за установлением диагноза «пиелонефрит» (т.е. при выполнении условия КУОП>0,75), является классификация принадлежности исследуемого случая путем поэтапного определения принадлежности объекта по группам классов I-II. Общая диагностическая уверенность в классах ωS1-2 определяется итерационным выражением:  , где i = 1,2. (4)Максимальная уверенность в ωS2 достигает 0,94, при наличии наиболее часто встречающихся признаков 0,85; в ωS1 соответственно 0,92 и 0,83. Общая уверенность в диагнозе класса ωK1-2 определяется итерационным выражением:  , где i = 1,2. (5)При наличии всех признаков с максимальными величинами функций принадлежности общая диагностическая уверенность по обоим выделенным классам достигает величины 0,91. Наиболее часто встречающиеся характеристики дают величину КУ выше 0,8. Дефазификация осуществляется на основании следующих импликаций: ЕСЛИ (КУωS1> КУωS2) ТО [серозный] ИНАЧЕ [гнойный]. ЕСЛИ (КУωК1> КУωК2) ТО [неосложненный] ИНАЧЕ [осложненный]. Нами предложен способ профилактики образования грыжи послеоперационного рубца при операции на верхних мочевых путях путем превентивной герниопластики. Для отбора больных, основываясь на аппарате нечеткой логики, сформирована система прогноза грыжеобразования. Рабочий словарь информативных признаков: I. Характер операции: х1 – пересечение массива мышц; х2 – пересечение нервов, х3 – первичность операции, х4 – инфицирование раневого канала, х5 – способ ушивания, х6 – шовный материал; II. Опрос: х7 – пол, х8 – возраст, х9 – физическая нагрузка, х10 – грыжи в анамнезе; III. Осмотр: х11 – ожирение, х12 – птоз живота, х13 – послеродовая дряблость, х14 – стрии, х15 – грыжи брюшной стенки, х16 – надлобково-паховый фартук, х17 и х18 – размер и форма живота, х19 – развитие жировой клетчатки, х20 – подтянутость боковой поверхности живота, х21 – талия; IV. Пальпация: х22 – диастаз прямых мышц, х23 – уменьшение окружности живота по талии при вдохе; V. УЗИ: х24 и х25 – толщина и эхоструктура подкожно-жировой клетчатки, х26 и х27 – толщина и ширина белой линии живота, х28 и х29 – толщина и ширина прямых мышц живота в состоянии покоя; х30 и х31 – сужение и утолщение прямых мышц при напряжении; х32 – эхоструктура прямых мышц; х33, х34 и х35 – толщина, сужение при напряжении и эхоструктура широких мышц. Для каждого из признаков группой экспертов построены функции принадлежностей μωg(xi) к классу ωg – грыжа образуется. Общий КУ в прогнозе по классу ωg (КУОГ) рассчитывается с помощью правила вида:  , (6)где КУОГ(r) – коэффициент уверенности в классе ωg на r-ом шаге итерации; r- номер итерации в расчете уверенности в прогнозе; μωg(xi+1) - функция принадлежности к прогнозу ωg для вновь вводимого признака с номером i+1; КУОГ(1)= μωg(x1). Максимальный коэффициент уверенности образования грыжи (КУОГ) достигает 0,94, что вполне приемлемо для использования в медицинской практике. Полученное значение коэффициента уверенности соответствует вероятности возникновения послеоперационной грыжи у данного пациента. В третьей главе предлагается структура автоматизированной системы поддержки принятия решений (СППР) врача-уролога по прогнозированию, диагностике, профилактике и лечению пиелонефрита. Управление работой СППР, включая взаимодействие с лицом, принимающим решение, осуществляется с помощью набора специально разработанных алгоритмов. Блок-схема алгоритма управления процессами прогнозирования пиелонефрита и его профилактикой приведена на рис. 3. Алгоритм управления профилактическими мероприятиями, предлагаемый в работе, реализуется следующим образом:
 ЕСЛИ КУОРП<0,35, ТО «нет риска возникновения пиелонефрита в течение ближайшего года» (блок 13). ЕСЛИ 0,35≤ КУОРП<0,55, ТО «существует средний риск возникновения пиелонефрита в течение ближайшего года» (блок 14). ЕСЛИ 0,55≤КУОРП<0,75, ТО «высокий риск возникновения пиелонефрита в течение ближайшего года» (блок 15). В случае 0,75≤КУОРП решается вопрос целесообразности диагностики (блок 12), при утвердительном решении переходим к блоку диагностики пиелонефрита (блок 23), в противном случае алгоритм завершает работу. 5. На основании полученных данных принимается решение о проведении профилактических мероприятий путем комбинации профилактических блоков 16, 17, 19, 20, 21. При выполнении условия КУОРП<0,35 риск возникновения пиелонефрита не велик, работа алгоритма профилактики заканчивается. При среднем риске (0,35≤КУОРП<0,55) показано проведение профилактических мероприятий в объеме исключения или ослабления влияния имеющихся факторов риска (блок 16), а также соблюдения общих профилактических мероприятий (блок 17). При высоком риске (0,55≤КУОРП<0,75) профилактические мероприятия, кроме блоков 16 и 17, дополняются проведением специфических медикаментозных и физиотерапевтических мероприятий, направленных на коррекцию субклинических уродинамических и гемодинамических нарушений, повышение местной резистентности, устранение инфекционных агентов (блоки 19, 20, 21). Проверяется условие КУОРП≥0,75 (блок 11). При положительном ответе пользователя по запросу: «существует вероятность заболевания пациента пилонефритом на момент опроса, рекомендовано дообследование. Перейти к блоку диагностики?» (блок 12) реализуется блок диагностики пиелонефрита. 6. По ходу ведения пациента, исходя из своих собственных профессиональных критериев и медико-экономической целесообразности, врач принимает решение о дальнейшем ведении пациента (блок 22) или об окончании работы по выбранному классу заболеваний. Основой алгоритма управления диагностикой и лечением острого пиелонефрита (хронического пиелонефрита в фазе активного воспаления) служат определение факта заболевания и его классификационной принадлежности. Схема данного алгоритма приведена на рис. 4. Этот алгоритм реализуется следующим образом: 1. В ходе опроса и осмотра по специализированному справочнику (блок 23) устанавливается наличие признаков пиелонефрита. 2. Производится расчет КУОП (блок 24). 3. Проверяются условия превышения КУОП порогового значения  (блок 25). При условии КУОП ≥принимается решение о наличии заболевания пиелонефрит.4. Проводится классификация диагноза путем поэтапного определения принадлежности объекта к классам ωS и ωК (блоки 26-32). 5. Формируется один из четырех возможных вариантов диагноза (блок 33): неосложненный серозный пиелонефрит (ωS1 ωК1); неосложненный гнойный пиелонефрит (ωS2 ωК1); осложненный серозный пиелонефрит (ωS1 ωК2); осложненный гнойный пиелонефрит (ωS2 ωК2).  6. На основании синтезированного диагноза с учетом формы заболевания, наличия осложняющих факторов детализируются лечебные мероприятия (блок 34). Конкретизация лечебных факторов осуществляется в виде всплывающих подсказок по ссылкам на него. Специфические лечебные мероприятия дополняются общими рекомендациями (блок 35) с формированием индивидуального для каждого больного лечения (блок 36). Лечебные рекомендации по конкретному диагнозу выводятся в виде комбинации медикаментозных, физиотерапевтических процедур, указанных в общем виде (группы препаратов и физических лечебных факторов), малоинвазивных вмешательств и открытого оперативного лечения. 7. После составления индивидуального плана лечения решается вопрос о необходимости открытого оперативного лечения (блок 37). Если операция не нужна, осуществляется намеченный план лечения. В противном случае производится оценка риска грыжеобразования путем расчета КУОГ (блок 38), полученное значение сравнивается с пороговой величиной 0,4 (блок 39), при превышении которого производится превентивная герниопластика (блок 40), в противном случае реализуется традиционная схема (блок 41). 8. Определяется эффективность лечения (блок 42). Если после проведения выбранных схем лечения наблюдается ремиссия, решается вопрос о разработке программы профилактических мероприятий путем реализации алгоритма прогнозирования обострения хронического пиелонефрита, иначе работа алгоритма заканчивается. 9. Если положительная динамика отсутствует, то решается вопрос о необходимости коррекции схемы лечения путем возврата к блоку 23. В результате работы сформирована структура программного обеспечения системы поддержки принятия решений врача-уролога, схема которой приведена на рис. 5. Согласно данной схеме, информация о состоянии пациента в виде его паспортных данных, блоков истории болезни, информативные признаки о состоянии пациента по исследуемому классу заболеваний вводятся в систему поддержки принятия решений через интерфейс пользователя.  ^ Вводимые значения информативных признаков обрабатываются логическими блоками прогнозирования или диагностики в зависимости от решаемой задачи. Логические блоки включают фазификатор, который рассчитывает значения соответствующих функций принадлежностей; блок правил вывода, рассчитывающий на основании решающих правил КУ вывода; дефазификатор, трансформирующий нечеткий вывод в четкое решение; и блок реализации алгоритма управления, который функционирует в соответствии с алгоритмами, описанными выше. Итоги работы алгоритма в форме сообщений об этапах исполнения алгоритма и выбранных схем лечения выдается врачу через интерфейс пользователя. В базе данных сохраняются литературные данные о предметной области, электронная копия медицинской карты пациента, в которой содержатся паспортные данные, данные анамнеза, результаты опросов, осмотров, экспериментальных исследований, диагностические заключения, графики посещения врачей и т.д. При помощи интерфейса пользователя реализуются: необходимые опросники для врача и пациента; механизмы ведения электронной медицинской карты пациента; отображение графической, символьной и сопутствующей числовой информации; корректировка параметров лечебных мероприятий; обращение к доступным справочникам базы данных и т.д. В четвертой главе обсуждаются результаты экспериментальных исследований по прогнозу и диагностике пиелонефрита. С целью проверки качества «срабатывания» разработанных решающих правил за период 2007-2008гг. нами проводилось наблюдение студентов КГТУ, пациентов урологических отделений МУЗГБСМП г. Курска, больных, обращавшихся в поликлинику ЦРБ Щигровского района Курской области. Пациенты были без признаков активности воспалительного процесса в верхних мочевых путях считались здоровыми или страдали какими-либо заболеваниями органов мочеполовой системы (всего 228 человек). Далее в течение года за отобранной группой пациентов проводилось наблюдение с фиксацией факта воспаления почек. К концу года были сформированы две репрезентативные контрольные выборки, соответствующие двум классам состояний: 0 – люди без признаков пиелонефрита (123 человека) и 1 – пациенты, у которых в течение года развилось воспаление почек (105 человек). При такой технологии получения контрольных выборок класс 1 соответствует прогнозу появления исследуемого заболевания в течение года. В качестве показателей качества, характеризующих прогностические и диагностические возможности исследуемых правил, были выбраны принятые в медицинских интерпретирующих системах показатели диагностической чувствительности (ДЧ), диагностической специфичности (ДС), прогностической значимости положительных (ПЗ+) и отрицательных (ПЗ-) результатов и диагностической эффективности (ДЭ). С целью расчета этих показателей для прогностических решающих правил была построена гистограмма распределения классов 0 и 1 по шкале КУОРП (рис.6) и определен порог фазификации на уровне 0,55, обеспечивающий минимальную ошибку классификации.  |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям