Исследование, рациональное управление процессом диагностики и лечения хронических болезней органов пищеварения на основе моделирования и прогнозирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат медицинских наук Просветова, Людмила Николаевна

• Просветова, Людмила Николаевна
• кандидат медицинских наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат медицинских наук Просветова, Людмила Николаевна

Введение.

1.Современные подходы к диагностики и лечению хронических болезней органов пищеварения и пути повышения их эффективности.

1.1 .Клиническая картина, этиология и патогенез хронических болезней органов пищеварения.

1.2.Оценка информативности лабораторных иинструментальных методов диагностики.

1.3. Цель и задачи исследования.

2.Статистическая оценка и анализ состояния хронической заболеваемости органов пищеварения в поликлиническом регионе.

2.1.Исследование динамики развития хронических болезней органов пищеварения.

2.2.Анализ и прогнозирование состояния здоровья пациентов с хроническими болезнями органов пищеварения в поликлиническом регионе.

2.3.Анализ возможностей и преимуществ вычислительных методов диагностического и лечебного процесса.

Выводы второй главы.

3.Алгоритмизация управления процессом диагностики и лечения хронических болезней органов пищеварения.

3.1.Оценка общих методов диагностики и лечения хронических болезней органов пищеварения методом ранжирования.

3.2.Разработка моделей и алгоритмов по управлению процессом диагностики и лечения хронических болезней органов пищеварения на основе метода искусственной нейронной сети.

Выводы третьей главы.

4.Реализация моделей и алгоритмов процессом управления диагностики и лечения хронических болезней органов пищеварения.

4.1 .Характеристика клинических наблюдений обследованных больных.

4.2.Структура и апробация программного комплекса по управлению процессом диагностики и лечения хронических болезней органов пищеварения в поликлиническом учреждении.

4.3.Результаты апробации в клинической практики.

Выводы четвертой главы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование, рациональное управление процессом диагностики и лечения хронических болезней органов пищеварения на основе моделирования и прогнозирования»

Актуальность темы. В последнее десятилетие отмечается неуклонный рост хронических болезней органов пищеварения (ХБОП) таких как: гастриты, панкреатиты, холециститы и ряд других заболеваний (МКБ-10). Это является одной из важных проблем здравоохранения. Считается, что ХБОП встречаются у 30-40% населения в мире. По данным отчетов, поступивших в Минздрав, у каждого 10-го жителя встречается патология органов пищеварения. Диагностика данной группы болезней в клинической практики осуществляется на комплексной основе включающей общеклинические, лабораторные и инструментальные методы исследования. При исследовании ХБОП обозначилась тенденция к использованию современных методов исследования: ультразвуковых, рентгенологических, компьютерной томографии, маг-ниторезонансной томографии. Однако, при использовании их на практике возможно возникновения трудностей, связанных с наличием альтернативных вариантов, отсутствием алгоритмов по оптимизации управления процесса диагностики и лечения ХБОП. Клиническая симптоматика при ряде хронических болезней органов пищеварения слабо выражена, малоспецифична и, вследствие этого, нередко остается нераспознанной Своевременная диагностика ранних стадий развития, отмеченных хронических патологий, правильная интегральная оценка общего состояния организма пациента на момент его обращения в амбулаторно-поликлиническое учреждение (АПУ) позволит избежать в ряде случаев развития декомпенсации систем организма, а значит, приведет к улучшению исхода заболевания в целом.

В последние годы при исследовании пациентов АПУ наблюдается избыточная легкость постановки диагноза ХБОП. Самые разнообразные нарушения пищеварения, зачастую несвязанные с поражением поджелудочной железы, диффузных поражений печени нередко рассматривается в качестве достаточного основания для диагностики ХБОП [9].

По данным медицинской статистики высокий уровень диагностических ошибок, который превышает 25% из-за схожести симптоматики заболевания [32], [41], [75], расхождения клинического и патологоанатомического диагнозов [9] приводит к затягиванию процесса выздоровления и влечет за собой различные осложнения. [80]. Поэтому использование на практике новых инструментальных методов диагностики, информационных технологий для создания компьютерных медицинских систем по управлению процессом диагностики и выбором тактики лечения объединяющих знания и опыт врачей- экспертов в области гастроэнтерологии является важной проблемой.

Лекарственная терапия ХБОП, несмотря на, появление эффективных средств с различными механизмами действия, имеет ряд ограничений и вызывает разногласия у клиницистов в отношении их целесообразности. В связи с этим весь актуальной становится проблема поиска оптимальных медикаментозных средств и способов купирования обострений и лечения различных форм ХБОП.

При использовании традиционных методов лечения возникают проблемы, связанные с выбором терапии. Так как ряд лекарственных препаратов даже при кратко временном применении снижают защитные функции организма. Поэтому в последние время наибольшее предпочтение отдается комплексным методам лечения: медикаментозной терапии и не медикаментозной: диета, массаж, фитотерапия, БАД и физиотерапевтические процедуры, которые позволяют в короткие сроки нормализовать состояние больных с ХБОП. N

Применение математических методов, компьютерных диагностических систем на основе искусственной нейронной сети для распознавания патологических процессов, системы выбора оптимальной тактики лечения при наиболее, часто, встречающихся ХБОП и их ^осложнениях позволяет -значительно улучшить диагностику, лечение, сделать процесс выздоровления реальным.

Таким образом, актуальность темы заключается в разработке алгоритмического обеспечения системы постановки диагноза и выбора оптимальной тактики лечения, больных при наиболее часто встречающихся ХБОП и их осложнениях.

Работа выполнена в соответствии с региональной программой «Здоровье» и с отраслевой программой Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко «Современные технологии диагностики и лечения внутренних болезней» и с одним из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Биомедкибер-нетика, компьютеризация в медицине».

Цель и задачи исследования.

Целью работы является разработка методов, моделей и алгоритмов интеллектуальной и инструментальной поддержки по оказанию амбулатор-но-поликлинической помощи, управления процессом диагностики и выбора тактики лечения ХБОП на основе нейросетевого моделирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: выявить наиболее информативные признаки и диагностические критерии для дифференциальной диагностики ХБОП и провести статистическую оценку диагностических признаков ХБОП на основе метода ранжирования -метода непосредственной оценки; применить на практике новые методики обследования, позволяющие количественно оценить значимость и информативность лабораторных и инструментальных методов в управлении процессом диагностики ХБОП; провести на основе анализа статистических данных хронической заболеваемости ЖКТ в поликлиническом регионе прогностические оценки уровня заболеваемости с целью выявления „основных тенденций рационального управления процессом диагностики и лечения ХБОП; проанализировать и систематизировать комплекс методов диагностики на основе их информативности для определений наиболее достоверно-значимых при выборе вариантов терапевтического подхода к лечению больных с ХБОП; построить математическую модель процесса диагностики и лечения ХБОП, обеспечивающей достоверность постановки диагноза. провести анализ механизмов действия лечебных мероприятий на регуляцию функционального состояния в целях восстановления нарушенных функций органов пищеварения; выбрать и обосновать методы нейросетевого моделирования с целью интеллектуальной поддержки диагностики и лечения для обеспечения эффективного принятия управленческих решений в системе оказания медицинской помощи больным с ХБОП; провести апробацию предложенных моделей и алгоритмов рационального выбора диагностики и тактики лечения ХБОП в поликлинических условиях;

Методы исследования. Для решения поставленных задач помимо клинических методов использовался системный подход с применением методов экспертной оценки, математического моделирования, математической статистики, основные положения теории управления медицинскими и биологическими системами, статистические методы оценки данных анализа, клинических, инструментальных и лабораторных исследований.

Научная новизна результатов исследования. В работе получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:

- информационный мониторинг состояния заболеваемости больных с ХБ ОП, позволяющий оптимальным образом планировать диагностические и лечебные мероприятия с учетом прогнозирования развития заболеваний и оценки факторов риска; оценка информативности диагностических признаков обследования больных с ХБОП, позволяющая сформировать библиотеку дифференциально-диагностических признаков, обеспечивающих более точную постановку диагноза;

- способы формализованного описания принятия врачебных решений, обеспечивающие рациональное управление процессом диагностики и выбора тактики лечения больных с ХБОП на основе клинических, инструментальных и лабораторных исследований, а также адаптивного выбора и коррекции тактики лечения с использованием нейросетевого метода;

- методика дифференцированной диагностики ХБОП с использованием нейросетевого метода, позволяющего производить статистическую оценку причин возникновения заболеваний;

- функциональная структура программного комплекса, основанная на интеграции информационного обеспечения компьютерной системы, медицинских стандартов, обеспечивающая индивидуальную оценку функционального состояния и позволяющая осуществлять выбор и коррекцию лечения ХБОП.

Практическая значимость, реализация и внедрение результатов работы.

Практическая значимость результатов работы определяется использованием результатов работы при создании диагностических и лечебных программ по своевременной диагностики заболевания, управлению процессом по оказанию медицинской помощи больным с ХБОП в поликлиническом регионе.

На основе прогностических моделей динамики развития заболеваемости ХБОП в поликлиническом регионе, производится планирование распределение трудовых и материальных ресурсов.

Внедрение комплексного подхода оказания медицинской помощи больным с ХБОП, позволяет: сократить время постановки диагноза; повысить точность диагностики ХБОП и сократить время выбора тактики эффективного лечения.

Получены клинические результаты, показывающие значительное повышение прогностического и лечебного эффекта при использовании, предложенных в работе алгоритмов по сравнению с классическими схемами диагностики и лечения.

Разработана система автоматизированной поддержки принятия врачебного решения при диагностике и лечении ХБОП на основе количественного критерия и алгоритмов, которая апробирована в МУЗ «Городская поликлиника №8», а также в дневном стационаре поликлиники №4 г. Воронежа

Созданное методическое обеспечение процесса диагностики и лечения больных с ХБОП в поликлиническом учреждении, отличающееся приемами использования медицинских стандартов и методик комплексной информативности лечебных воздействий, на основе нейросетевого метода позволяющее более обоснованно назначать и осуществлять выбор и коррекцию лечебных процедур, повышать эффективность и качество выздоровления.

Интеграция компьютерных технологий, стандартов и методик лечения позволяет врачам выбирать наиболее рациональные схемы диагностики и лечения ХБОП, обеспечивающие сокращение сроков и затрат на лечение больного.

Результаты исследования внедрены в клиническую практику амбула-торно-поликлинических учреждений №8, №4 и №10 г. Воронежа и в учебный процесс лечебного факультета ВГМА им. Н.Н. Бурденко.

Апробация работы. Основные материалы и научные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах:

Современные сложные системы управления» /Воронеж, 2003 г./; научно-тематических семинарах межвузовской кафедры «Системный анализ и управление в медицинских и педагогических системах» ВГТУ /Воронеж, 2003г./;

9-ой Российской конференции «Гепатология сегодня» /Москва 2004г./;

11-ом Российском научном конгрессе «Человек и лекарство» /Москва 2004г./; ежегодной Всероссийской научной конференции «Интеллектуальные информационные системы» / Воронеж 2004 г./;

1-ой Национальной научно-практической конференции с международным участием «Теория и практика оздоровления населения России» /Москва 2004г/.

Публикации. Основные результаты исследований диссертационной работы опубликованы в 9 научных печатных работах. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата лично соискателем предложены: разработан алгоритм оздоровления пациентов с ХБОП на этапах медицинской реабилитации[6], обоснована целесообразность применения методов диагностики ХБОП в клинической практике для лечения ХБОП [2,3,7], проведен анализ и оценка клинических признаков диагностики ХБОП [7,1],проведена статистическая оценка данных в диагностике хронических болезней [1],предложены алгоритмы функционирования системы управления диагностическим и лечебным процессом на основе нейросетей [4,5].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 99 наименований и 4 приложения. Основная часть работы изложена на 138страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 13 рисунка.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Просветова, Людмила Николаевна

Выводы четвертой главы

1. Выполнена клиническая апробация логической модели процесса дифференциальной диагностики пациентов с ХБОП в амбулаторно-поликлиническом учреждении, которая показала полное соответствие диагнозам больных полученных по экспертной информации.

2. На основе метода группового ранжирования выделены наиболее информативные показатели эффективности лечения из всей совокупности представленных признаков заболеваний подверженных экспертной оценке. Проведена оценка согласованности и значимости мнений экспертов.

3. Разработан алгоритм постановки диагноза по наиболее информативным признакам, на основе использования нейронной сети.

4. Разработана программа обучения ИНС по принципу «обучения с учителем», программа тестирования разработанной ИНС, а также рабочая программа, осуществляющая обработку данных.

5. Разработана функциональная схема и алгоритм функционирования автоматизированной системы диагностики хронических заболеваний органов пищеварения.

6. Апробированный в клинической практике метод искусственной нейронной сети позволяет диагностировать хронические болезни органов пищеварения в 87%±5,2% случаев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы получены следующие основные результаты:

1. Сформирована структура медицинских данных больных с ХБОП по поликлиническому региону (23 участкам) с 1999-2003 и проведен анализ статистических данных заболеваемости ХБОП, факторизация ее по нозологиям, этиологии, патогенезу.

2. Метод группового ранжирования и аппарат экспертного оценивания позволяют адекватно минимизировать перечень диагностических признаков, что особенно актуально в случае дифференциальной диагностики больных с ХБОП по наиболее информативным признакам.

3. Анализ методов диагностики, включающих клинические, инструментальные и лабораторные, позволили выделить группу наиболее достоверно значимых методов, отличающихся высокой оценкой достоверности диагноза и последующей эффективности лечебных воздействий.

4. На основе многофакторного анализа уровней заболеваемости ХБОП, ее динамики качественных основных показателей за многолетний период получены прогностические оценки уровня заболеваемости в поликлиническом регионе с целью планирования и принятия решений по ресурсному и кадровому обеспечению.

5. Примененные методы нейросетевого моделирования позволили сократить время на постановку диагноза, повысить его достоверность и высокую точность.

6. Предложена функциональная структура программного обеспечения автоматизированного комплекса диагностики и выбора тактики лечения больных с ХБОП.

7. Разработана человеко-машинная процедура принятия решений при выборе протокола диагностики и лечения пациента с ХБОП, обеспечивающая сочетание клинического опыта врачей-гастроэнтерологов, научных знаний, экспертной оценки с возможностями современной вычислительной техники, предназначенной для обработки информации, диагностики и выбора тактики лечения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат медицинских наук Просветова, Людмила Николаевна, 2004 год

1. Алиев С.А., Ашрафов А.А., Зайцев С.М. Хирургическое лечение острого панкреатита в сочетании с конкрементами желчевыводящих путей // Хирургия,-1996-№2.-С. 12-16.

2. А.А. Купцов, http://www.vsma.ac.ru/koi8/publ/priam/index.html. К вопросу об оценки тяжести общего состояния.

3. Агаев Б.А. Диагностика заболеваний органов пищеварения, -М: Знание, 1989.-c.259.

4. Актуальные вопросы гастроэнтерологии: Сборник научных трудов. М., 1991 -2003 гг.

5. Анил К. Джейн. Введение в искусственные нейронные сети / Моиуд-дин // Открытые системы. 1997. №4. с. 16-24.

6. Андреева С. В. Моделирование заболеваний. М.: Медицина. 1973 -с. 236.

7. Аруин Л.И, Капуллер Л.Л., Исаков В.А. Морфологическая диагностика болезней желудка и кишечника. Москва, Триада-Х, 1998 г.

8. Барвитенко Н. Т., Куролап С. А., Клепиков О. В. Информационное обеспечение системы регионального медико-экологического мониторинга // Вопр. регион, экологии. Тамбов, 1995.

9. Бацков С.С. Болезни желчного пузыря и поджелудочной железы. СПб; 1996.

10. Бацков С. С. Ультразвуковой метод исследования в гастроэнтерологии. СПБ., НПФ «РУМП», 1995 г. - 182 с.

11. Беленков Ю. Н., Терновой С. К., Беличенко О. И. Клиническое применение МРТ с контрастным усилением. М.: Видар, 1996.

12. Белобородова Е.И. Избранные главы гастроэнтерологии, М:Медицина, 1986-С.389.

13. Беллман Р. Математические методы в медицине. — М.: Мир 1987 г. -с. 200.

14. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Экспертные оценки. М.:Медицина, 1980.

15. Биохимические анализы в клинике: Справочник/Под ред. Лифшица В.М., Сидельникова В.И.: Воронеж, гос. ун-т.-Воронеж, 1995.-c.226.

16. Бондарь З.А. Клинические лекции по гастроэнтерологии. -М: Знание, 1983, -96с.

17. Борисов 10. Нейросетевые методы обработки информации и средства их программно аппаратной поддержки // Открытые системы. 1997. №4. -с.38-40.

18. Выбор оптимальной тактики лечения хронических заболеваний имитационным методом решений / Г.И. Бурцева, Я.Е. Львович, С.Л. Петросян, В.А. Моисеев, М.В. Фролов // Компьютеризация в медицине. Сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ 1991г.

19. Габуния Р. И., Колесникова Е. К. Компьютерная томография в клинической диагностики.: Руководства. М.: Медицина, 1995. с. 234.

20. Галкин В.А. Хронический калькулезный холецистит. М: Медицина, 1986.-c.205.

21. Гастроэнтерология: Справочник /, Под ред. В.Т.Ивашкин, -М: Медицина, 1987.-c.425.

22. Горбань Ф. Обучение нейронных сетей. М.: Изд. СССр-США СП «Paragraph», 1990.-с. 160.

23. Гофман В., Хомоненко A., Delphi 6. -Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2002.-е. 1152.

24. Гребенев А.Л. Хронические панкреатиты, В кн.: Руководство по гастроэнтерологии. М. Медицина, 1996; т. 3 : - с.81-1 13.

25. Григорьев П.Я., Яковенко Э.П. Диагностика и лечение болезней ор

26. Результаты апробации в клинической практики.

27. После обучения программы проведена ее апробация, использованы данные обследования больных с верифицированными диагнозами (таблица 4.9).