<<
>>

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Несмотря на значительные усилия мировой медицины проблема успешного лечения ишемической болезни нижних конечностей далека от своего эффективного решения. Это, в значительной мере, относится к хроническим облитерирующим заболеваниям артерий нижних конечностей (ХОЗАНК) и, особенно, к злокачественному ее развитию - критической ишемии нижних конечностей (КИНК), в виде гангрены.

Это подтверждается тем, что в России КИНК развивается приблизительно у миллиона человек. При этом в течение года умирает 15-20 % пациентов, а 20 % переносит высокую ампутацию конечностей [122, 161]. Скандинавские

исследования показали, что в мировом масштабе в течение 5 лет погибает до 50 % пациентов (Савельев В.С., Кошкин В.М.).

Специалисты, которые решают задачи, направленные на повышения качества оказания медицинских услуг населению, включая больных, страдающих КИНК с осложнением в виде гангрены, наиболее важная составляющая, которая усовершенствует методы управления лечебно-диагностическим процессом называется эффективным прогнозированием возникновения и развития гангрены нижних конечностей (ГНК), которое учитывает ограничение в оперативном вмешательстве, стоимость и качество принимаемых решений можно обеспечить, применяя современные математические методы и методологию системного анализа, которые опираются на современные информационные и интеллектуальные технологии (Бокерия Л.А., Устинов А.Г., Лазаренко В.А., Быков А.В., Кореневский Н.А.). Совокупность перечисленных мероприятий направлена на рационализацию подхода ведения больных и повышение эффективности лечения. Учитывая сказанное, актуальность работы заключается в определении необходимости повышения эффективности в прогнозе возникновения и развития ГНК на основе современных математических методов и интеллектуальных технологий, что обеспечит своевременное начало лечебно­профилактических мероприятий, планирование индивидуальной тактики ведения

больных и, как следствие, повышение качества оказания медицинских услуг населению, страдающему ГНК.

Степень разработанности темы исследования. Проблеме повышения эффективности лечения больных, страдающих КИНК ГНК посвящено множество работ российских и зарубежных ученых (Бокерия Л.А., Абалмасов К.Г., Бурлева Е.П., Смирнов О.А., Соколович А.Г., Amberger A. (1997), Batt D.L., Peterson E.D. (2009), Hirsch A.T. (2006), Maier J.A. (1998) и др. В научных публикациях исследуются прогностические возможности различных методов: ультразвуковая доплерография, сегментарное измерение артериального давления, транскутанное определения напряжения О2, тредмил-тест, тепловизионные методы, ангиография, электрокардиография, лабораторный анализ крови и т.д.

При этом применяются различные математические методы: регрессионный анализ, модель Т. Байеса, корреляционный анализ, аттракторные модели и т.д.

Однако, несмотря на достигнутые успехи смертность и инвалидизация населения от ГНК остается недопустимо высокой. Одной из причин этого является несвоевременная оценка приближения и наступления критических состояний с опозданием назначений адекватных схем профилактики и лечения.

Анализируя существующие методы, методики и средства их информационной поддержки, становится возможным сделать вывод, что в них уделено недостаточное внимание оценке и выбору состава и структуры используемых информативных показателей и адекватного математического аппарата, который соответствует структуре обрабатываемых данных.

Исследования, проведенные нами, позволили показать, что решаемые в диссертации задачи относятся к классу плохоформализуемых с сильно пересекающимися и нечетко определяемыми структурами данных. В таких условиях, соответствуя рекомендациям зарубежных и отечественных ученых (L. Zadeh, E. Shortliffe, А. Г. Устинов, Н. А. Кореневский и др.) будет целесообразно использовать теорию нечеткой логики принятия решений с технологией синтеза гибридных решающих правил, которые, несмотря на свои обширные возможности

в медицинской практике сосудистых хирургов и ангиологов, на данный момент, не нашли своего должного применения.

С учетом актуальности и степени разработанности темы исследования сформулирована цель и определены задачи исследования.

Цель работыповышение качества медицинского обслуживания больных с высоким риском появления и развития ГНК путем разработки гибридных нечетких моделей, обеспечивающих решение задач прогнозирования искомой патологии в условиях, когда исходные данные представлены неполно и нечетко с пересекающейся структурой классов.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

-проведен разведочный анализ структуры данных, выбран адекватный математический аппарат исследования и сформировано пространство информативных признаков;

-разработан метод синтеза гибридных решающих правил прогнозирования возникновения и развития ГНК;

-получена система гибридных нечетких моделей для прогнозирования ГНК;

-предложен алгоритм управления процессами принятия решений при ведении пациентов с высоким риском и страдающих ГНК;

-разработана структура интеллектуальной системы поддержки принятия решений, обеспечивающей формирование рекомендаций по ведению пациентов с КИНК, включая гангрену;

-проведена экспериментальная проверка полученных результатов на репрезентативных контрольных выборках.

Научная новизна результатов исследования.Научную новизну диссертации характеризуют следующие результаты:

1. Пространство информативных признаков для решения задач прогнозирования возникновения и развития ГНК, отличающиеся тем, что кроме традиционно используемых в медицине признаков в их состав включены интегральные показатели, которые характеризуют функционирование различных

подсистем организма, что позволяет получить высококачественные прогностические правила.

2. Метод синтеза гибридных нечетких решающих правил, прогнозирования ГНК, отличающийся использованием разноуровневых и разнородных предикторов, которые описывают как степень ишемического поражения нижних конечностей, так и общесистемные показатели состояния организма в целом, позволяющие получать нечеткие математические модели, обеспечивающие требуемые показатели качества и оперативности принятия решений.

3.

Гибридные нечеткие модели прогнозирования возникновения и развития ГНК, отличающиеся агрегацией специфических признаков и интегральных показателей, характеризующих функционирование различных подсистем организма, позволяющие обеспечивать уверенность в принимаемых решениях на уровне 0,9.

4. Алгоритм управления и структура интеллектуальной системы поддержки принятия решений по прогнозированию возникновения и развития ГНК, отличающиеся возможностью гибко менять тактику ведения пациентов с исследуемой патологией в зависимости от индивидуального состояния организма, позволяющие повысить качество оказания медицинской помощи больным, страдающим выбранным классом болезни.

Теоретическая и практическая значимость работысостоит в том, что по данным разведочного анализа изучена структура данных решаемой задачи, сформировано пространство информативных признаков и предложен метод синтеза гибридных нечетких решающих правил, позволивший по разноуровневому и разнородному пространству признаков получить математические модели прогнозирования возникновения ГНК, обеспечивающие приемлемую для медицинской практики уверенность в применяемых решениях.

Для практической реализации полученных теоретических результатов разработан алгоритм управления процессом принятия решений по рациональному ведению пациентов, страдающих исследуемой патологией.

Разработанный метод, модели и алгоритм составили основу построения интеллектуальной системы поддержки принятия решений сосудистого хирурга и врача ангиолога, использование которой позволит повысить качество оказания медицинской помощи больным, страдающим КИНК, переходящей в гангрену.

Работа выполнена в рамках прикладных научных исследований в соответствии с Федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» и соответствует научному направлению Юго­Западного государственного университета «Разработка медико-экологических информационных технологий».

Результаты работы внедрены в учебном процессе Юго-Западного государственного университета при подготовке бакалавров направления 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии» и используются в медицинской практике ОБУЗ «Кореневская ЦРБ» (пгт Коренево, Курская область).

Методология и методы исследования. Для решения задач, поставленных в работе, использовались методы синтеза биотехнических систем, системного анализа, теории проектирования сложных информационных систем, теории нечеткой логики принятия решений, теории распознавания образов, теории уверенности, теории измерения латентных переменных, прикладной математической статистики, экспертного оценивания. При разработке интеллектуальной системы в качестве инструментария использовались: среда Matlab 7.10 (R210a) со встроенным пакетом FuzzyLogicToolbox, диалоговый пакет RUMM 2020 [101, 102, 104, 109].

По результатам проведенных экспериментальных и теоретических исследований на защиту выносятся следующие научные положения.

1. Проведенный разведочный анализ позволил выбрать адекватный математический аппарат исследования и сформировать пространство информативных признаков, по которому были получены математические модели прогнозирования ГНК.

2. Метод синтеза гибридных нечетких решающих правил прогнозирования возникновения и развития ГНК обеспечил получение соответствующих математических моделей, качество принятия решений которыми соответствует требованиям медицинской практики.

3. Апробация полученных математических моделей прогнозирования возникновения и развития ГНК на репрезентативных контрольных выборках показала уверенность в принимаемых решениях на уровне 0,9, что позволяет рекомендовать полученные результаты в практику работы сосудистых хирургов и врачей ангиологов.

4. Алгоритм управления интеллектуальной системой поддержки принятия решений позволяет рационально и гибко менять тактику ведения пациентов с высоким риском возникновения и страдающих ГНК в зависимости от их текущего состояния с учетом разнородных факторов риска и клинических проявлений заболевания, снижает риск ампутации нижних конечностей.

Степень достоверности и апробация результатов.Результаты проведенного исследования показали их воспроизводимость в различных условиях, непротиворечивость концепциям теории синтеза биотехнических систем и системного анализа, а также аналогичным результатам, полученным другими исследователями. Метод и модели прогнозирования возникновения и развития ГНК построены на теории распознавания образов и нечеткой логике принятия решений и согласуются с ранее опубликованными экспериментальными данными по теме диссертации.

Основные теоретические положения и научные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на международных и Всероссийских конференциях: X Russian-German conference on biomedical engineering: SaintPetersburg (Санкт- Петербург, 2014); Биотехнология и биомедицинская инженерия (Курск, 2017); Электронный научно-образовательный вестник Здоровье и образование в XXI веке (Москва, 2017); Медико-экологические информационные технологии (Курск, 2015, 2017); Биотехнические, медицинские, экологические системы и

робототехнические комплексы - Биомедсистемы-2017 (Рязань, 2017); Оптико­электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации (Курск, 2015); НАУЧНАЯ СЕССИЯ НИЯУ МИФИ-2015 (Москва, 2015), а также на научно-технических семинарах кафедры биомедицинской инженерии ЮЗГУ (Курск).

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования отражены в 16 научных работах, из них 8 статей в ведущих рецензируемых научных журналах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и библиографического списка, включающего 212 наименований. Работа изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка и 17 таблиц.

<< | >>
Источник: Хрипина Ирина Игоревна. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ГАНГРЕНЫ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ГИБРИДНЫХ НЕЧЕТКИХ МОДЕЛЕЙ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Курск - 2018. 2018

Еще по теме ВВЕДЕНИЕ:

  1. Введение анестезирующего раствора в гематому
  2. ВВЕДЕНИЕ
  3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛЕЧЕНИЯ БАЗАЛЬНО-КЛЕТОЧНОГО РАКА КОЖИ МЕТОДОМ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ С ИНТЕРСТИЦИАЛЬНЫМ ВВЕДЕНИЕМ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРА
  4. Транстубарное введение лекарственных веществ
  5. 4.3. ИНТРАОКУЛЯРНОЕ ВВЕДЕНИЕ ЖИДКОСТИ И ГАЗОВ.
  6. Введение зондового питания
  7. ВВЕДЕНИЕ
  8. Глава 1. ВВЕДЕНИЕ
  9. Модели на основе введения 6-гидроксидофамина
  10. 9.1. ВЫБОР ПРЕПАРАТА, ДОЗЫ И МЕТОДЫ ВВЕДЕНИЯ
  11. ВВЕДЕНИЕ
  12. МРТ-ДИАГНОСТИКА МЕТАСТАТИЧЕСКИХ ОПУХОЛЕЙ ГОЛОВ­НОГО МОЗГА С ВВЕДЕНИЕМ КОНТРАСТНОГО ВЕЩЕСТВА
  13. Опыты с субхроническим сочетанным введением антагониста NMDA- рецепторов нерамексана и морфина
  14. Опыты с введением мемантина и нерамексана совместно с клофелином
  15. ВВЕДЕНИЕ
  16. Лечение дистрофических заболеваний вульвы методом фотодинамической терапии с внутривенным введением фотосенсибилизатора фотодитазин
  17. ВВЕДЕНИЕ
  18. ВВЕДЕНИЕ
- Акушерство и гинекология - Анатомия - Андрология - Биология - Болезни уха, горла и носа - Валеология - Ветеринария - Внутренние болезни - Военно-полевая медицина - Восстановительная медицина - Гастроэнтерология и гепатология - Гематология - Геронтология, гериатрия - Гигиена и санэпидконтроль - Дерматология - Диетология - Здравоохранение - Иммунология и аллергология - Интенсивная терапия, анестезиология и реанимация - Инфекционные заболевания - Информационные технологии в медицине - История медицины - Кардиология - Клинические методы диагностики - Кожные и венерические болезни - Комплементарная медицина - Лучевая диагностика, лучевая терапия - Маммология - Медицина катастроф - Медицинская паразитология - Медицинская этика - Медицинские приборы - Медицинское право - Наследственные болезни - Неврология и нейрохирургия - Нефрология - Онкология - Организация системы здравоохранения - Оториноларингология - Офтальмология - Патофизиология - Педиатрия - Приборы медицинского назначения - Психиатрия - Психология - Пульмонология - Стоматология - Судебная медицина - Токсикология - Травматология - Фармакология и фармацевтика - Физиология - Фтизиатрия - Хирургия - Эмбриология и гистология - Эпидемиология -