Разработка моделей и алгоритмов прогнозирования физической работоспособности больных с пролапсом митрального клапана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.09, кандидат технических наук Воронин, Александр Иванович

• Воронин, Александр Иванович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Воронин, Александр Иванович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

1.1. Анализ информационных возможностей методов контроля работоспособности

1.2. Методы построения автоматизированных систем для контроля работоспособности

1.3. Цель и задачи исследования

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ПРОГНОЗА ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПРИ ПРОЛАБИРОВАНИИ МИТРАЛЬНОГО КЛАПАНА

2.1. Формирование пространства информативных признаков для построения моделей

2.2. Прогностические модели снижения физической работоспособности при пролабировании митрального клапана

2.3. Логическая модель принятия решения о прогнозе физической работоспособности

ВЫВОДЫ ВТОРОЙ ГЛАВЫ

3. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПРИ ПРОЛАБИРОВАНИИ МИТРАЛЬНОГО КЛАПАНА

3.1. Алгоритмы формирования прогноза физической работоспособности при пролабировании митрального клапана

3.2. Определение оптимальных условий функционирования алгоритмов

3.3. Автоматизированные процедуры формирования управляющего

решения для прогноза физической работоспособности при ПМК

ВЫВОДЫ ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЫ

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1. Структура автоматизированной системы прогнозирования физической работоспособности

4.2. Программно-техническая реализация автоматизированной системы

4.3. Оценка эффективности функционирования автоматизированной системы прогнозирования физической работоспособности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка моделей и алгоритмов прогнозирования физической работоспособности больных с пролапсом митрального клапана»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Прогностическая оценка физических возможностей организма человека, степени его адаптации к физическим нагрузкам является одной из важнейших задач современной медицины и физиологии. Неправильное дозирование физических нагрузок вместо пользы может принести большой вред, иногда непоправимый. Особенно остро стоит вопрос о контроле за физическим состоянием организма у студентов, военнослужащих и других групп, у которых физическое перенапряжение особенно чревато нежелательными последствиями для здоровья. Проблема хронических перенапряжений приобретает актуальное значение для прогнозирования состояний при физических нагрузках у молодых людей, лиц, страдающих заболеваниями сердечно-сосудистой системы.

Решение данной проблемы позволяет акцентировать внимание на возможной потере трудоспособности человека и продлить период его нормальной трудовой деятельности, что особенно важно при рассмотрении скрытых патологий организма, оказывающих негативное влияние на физическое развитие человека. К ним относится и пролапс митрального клапана (ПМК) -врожденная либо приобретенная сердечная патология, одним из проявлений которой являются аномалии соединительной ткани, приводящие к деформации опорно-двигательного аппарата. Актуальность исследования данной проблемы возрастает в связи с широкой распространенностью ПМК, частота которого в популяции колеблется от 1,8 до 38 %.

Создание автоматизированных диагностических систем позволяет осуществить долговременный прогноз физической работоспособности человека и, путем проведения своевременных профилактических мероприятий продлить период его нормальной трудоспособности. Программно-аппаратные комплексы таких систем, ориентированные на проведение адекватного объема диагностических обследований, и разработка соответствую-

щего математического аппарата позволяют проводить прогностические обследования в условиях с повышенными физическими нагрузками (трудоемкие производства, вооруженные силы и т.д.).

Актуальность темы заключается в разработке комплекса математических моделей и алгоритмов, ориентированных на формирование прогноза физической работоспособности при ПМК.

Работа выполнена в соответствии с одним из основных научных направлений Воронежской государственной медицинской академии и межвузовской кафедры "Компьютеризация управления в медицинских и педагогических системах" - "Биомедкибернетика, компьютеризация в медицине".

Цель диссертации. Цель диссертационной работы заключается в построении моделей и алгоритмов прогнозирования физической работоспособности больных, страдающих пролапсом митрального клапана.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

изучить роль пролабирования митрального клапана в снижении физической работоспособности человека;

выявить особенности методов оценки физической работоспособности; провести классификацию признаков, используемых в прогнозе работоспособности;

разработать модели и алгоритмы прогнозирования физической работоспособности у пациентов с пролапсом митрального клапана;

сформировать информационное и программное обеспечение автоматизированных процедур системы прогноза физической работоспособности;

провести клиническую апробацию автоматизированной системы прогнозирования физической работоспособности при ПМК, проанализировать эффективность ее использования.

Научная новизна. Основные результаты диссертации, выносимые на защиту и имеющие научную новизну, состоят в следующем:

комплексный подход к выделению информативных признаков, с использованием группового ранжирования экспертных оценок и определения количества информации признаков, отличающийся полнотой учета анализируемых данных;

математические модели, ориентированные на формирование прогноза физической работоспособности пациента и учитывающие особенности различных видов клинико-инструментальных обследований;

процедура формирования прогноза на основе последовательного анализа диагностических признаков, обеспечивающая сокращение времени обработки диагностических показателей;

логическая модель принятия решения, позволяющая осуществить комплексный анализ исследований;

алгоритмы прогнозирования физического состояния пациента при наличии у него ПМК, обеспечивающие возможность интеграции процедур обработки информации на основе модельных исследований и последовательного анализа диагностических признаков;

структурное, информационное и программное обеспечение автоматизированной системы прогнозирования физической работоспособности больных с ПМК, отличающееся возможностью учета модельных и экспертных оценок при принятии решений в условиях многоальтернативности.

Практическая значимость и результаты внедрения. На основе моделей прогнозирования физической работоспособности при ПМК разработана методика диагностики и прогнозирования, реализованная в рамках построенной автоматизированной системы.

Разработанные модели и алгоритмы диагностики и прогнозирования физической работоспособности при наличии ПМК используются в клинической практике для автоматизированного принятия решения.

Применение системы в клинике позволяет сократить количество используемых диагностических средств, снизить время обследования, повысить эффективность формируемого прогноза за счет использования оптимального подхода и автоматизации процесса прогнозирования.

Результаты исследования апробированы и используются в клинической практике в Воронежском гарнизонном госпитале и на кафедре лечебной физкультуры и врачебного контроля Воронежской государственной медицинской академии (ВГМА), а также в учебном процессе лечебного факультета ВГМА и Воронежского государственного технического университета (ВГТУ) по специальности 190500 - "Биотехнические и медицинские аппараты и системы".

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Республиканской электронной научной конференции "Современные проблемы информатизации" (Воронеж 1996-1997 гг.); II Российской научно- практической конференции "Реабилитация больных с сердечно- сосудистыми заболеваниями" (Москва 1997 г.); семинарах кафедры "Лечебной физкультуры и врачебного контроля" (1997 г.) Воронежской государственной медицинской академии, Межвузовской кафедры "Медицинские и гуманитарные системы" (1997 г.); Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов "Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы" (Рязань 1997 г.); Всероссийском совещании-семинаре "Математическое обеспечение информационных технологий в технике, образовании и медицине" (Воронеж 1997 г.); Межрегиональной научно-практической конференции "Актуальные вопросы обеспечения качества медицинской помощи. Аккредитация и лицензирование медицинской и фармацевтической деятельности" (Воронеж 1998 г.); Всероссийском совещании-семинаре "Высокие технологии в региональной информатике" (Воронеж 1998 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений, содержит список литературы из 98 наименований, изложена на 115 страницах машинописного текста, в котором приведено 14 таблиц и 18 рисунков.

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

В первой главе рассматриваются методы оценки физической работоспособности человека - оператора.

Установлено, что несмотря на противоречивость сведений об особенностях строения и функции сердца при ПМК, дисплазия соединительной ткани имеет генерализованный характер и затрагивает не только сердце, но и опорно-двигательный аппарат. Фенотипические особенности строения закономерно отрицательно влияют на физическую работоспособность, что прямым образом ухудшает качество жизни пациентов.

Отмечено, что комплексное изучение проблемы ПМК с использованием компьютерной техники позволяет ускорить дифференциальную диагностику на ранних стадиях развития синдрома, что дает возможность эффективно использовать методы первичной профилактики и решить задачи трудовой реабилитации.

Показано, что оценка физической работоспособности в клинической практике проводится на основе нагрузочных тестов, получивших широкое распространение при диагностических обследованиях населения с целью определения профессиональной пригодности, для выявления функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Результаты тестирования дополняют диагноз и позволяют судить о вероятности заболевания коронарной болезнью, имеют прогностическое значение.

Отмечена необходимость построения автоматизированных систем,

объединяющих различные методы и позволяющих проводить комплексное, многоплановое тестирование с целью изучения фундаментальных вопросов моделирования двигательных мотиваций, функциональных расстройств двигательной сферы, а также решения прикладных задач - повышения работоспособности человека путем оптимизации параметров его состояния и проявлений, сопровождающих двигательные реакции.

Показана целесообразность построения прикладного программного обеспечения таких систем на основе современных представлений об объекте и соответствующих им математических моделей. Отмечено, что требования трансформируемое™ и наращиваемости моделей, обеспечивающие возможность их модернизации, выполняются при модульном построении, когда совокупности логических и расчетных блоков связываются лишь потоками входной и выходной информации.

Исходя из анализа современного состояния и путей повышения эффективности функционирования диагностических систем сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе рассматриваются прогностические модели снижения физической работоспособности при ПМК.

Показано, что для формирования рабочего пространства информативных признаков для прогноза снижения физической работоспособности, целесообразно сузить общее признаковое пространство до уровня, обеспечивающего построение модели с наибольшей достоверностью.

Решение этой задачи с наибольшей эффективностью достигается за счет применения методов вычисления экспертных оценок и ранжирования признаков по степени их информативности. С этой целью применен метод отыскания медианы Кемени, являющийся одним из наиболее обоснованных способов выбора результирующего ранжирования на основании ранжирований, указанных экспертами. Сравнительная оценка качества признаков произведена на основе определения количества информации, которое получает

система принятия решений в результате определения каждого из этих признаков.

Исходя из этого, в сформированное рабочее пространство информативных признаков с учетом количества информации, вносимого в систему с измерением каждого из них, включены 14 признаков из 50 первоначально рассматриваемых.

Показано, что применение методов математического моделирования для различных видов обследований позволяет решить задачу прогноза физической работоспособности в клинических условиях, дифференцировать прогноз, что в свою очередь, приводит к значительному сокращению временных и ресурсных затрат.

Т.к. данные нагрузочной эхокардиографии и нагрузочного тестирования относятся к хорошо формализуемым и поддаются четкому математическому описанию, для прогноза работоспособности с использованием их в качестве управляющих переменных предложено использование регрессионного анализа на основе статистических данных, накопленных в результате проведения пассивного эксперимента.

Для физикально-анамнестических данных, учитывая сложность их количественного описания, для прогноза физической работоспособности построена нечеткая классификационная модель, т.к. она позволяет формализовать словесную информацию эксперта и извлечь наиболее полезную ее часть для построения алгоритма управления физическим состоянием пациента.

Дополнительное обследование пациентов с неблагоприятным прогнозом с целью выявления больных, подверженных риску развития осложнений предложено проводить на основе анализа кардиоинтервалограмм с использованием критерия согласия Колмогорова-Смирнова и % - критерия.

С целью сокращения времени, затрачиваемого на проведение обследования, предложен подход к формированию решения, основанный на приме-

нении последовательного анализа, когда после измерения каждого очередного признака включается соответствующий алгоритм и решается задача прогнозирования на основе данных об измеренных к текущему моменту признаках.

Для формирования окончательного заключения и выработки соответствующих рекомендаций по дальнейшему образу жизни пациентов разработана логическая модель принятия решения. При этом на каждом этапе включена в анализ математическая модель, соответствующая проводимому кли-нико-инстументальному обследованию. Показано, что принятие решения может также осуществляться с применением процедур последовательного анализа признаков.

Таким образом, для прогноза физической работоспособности при ПМЕС предложено использование комплекса математических моделей, относящихся к одному из используемых видов обследований или применении метода, заимствованного из теории распознавания образов и базирующегося на последовательном анализе признаков, полученных в результате проведения комплекса клинико-инструментальных обследований.

В третьей главе рассматриваются алгоритмы принятия решения о прогнозе физической работоспособности пациентов с МГЖ.

Отмечено, что построенные алгоритмы отличается возможностью интеграции процедур обработки информации на основе модельных исследований и процедур последовательного анализа диагностических признаков.

Показано, что каждый из представленных алгоритмов включает в себя несколько укрупненных функциональных блоков, взаимодействующих между собой и ориентированных на выполнение единой задачи - формирование решения о прогнозе физической работоспособности обследуемого пациента. Определены оптимальные условия функционирования алгоритмов

Разработаны автоматизированные процедуры принятия решения о прогнозе физической работоспособности при ПМК, базирующиеся на объектно-

ориентированном подходе и позволяющие повысить эффективность принятия решения за счет оптимизации вычислительного процесса.

В четвертой главе рассматривается структура и состав автоматизированной системы прогнозирования снижения физической работоспособности, ее практическая реализация.

Предложена модульная структура автоматизированной системы, состоящая из подсистем, связанных между собой управляющей подсистемой и представляющих собой функциональные узлы, имеющих упорядоченные значения параметров с единым унифицированным интерфейсом.

В соответствии с построенной структурой, в автоматизированную систему включены подсистема клинико-инструментальных обследований, подсистема моделирования, подсистема прогнозирования физической работоспособности пациента, а также сервисная подсистема и разработанная база данных. Показано, что между ними происходит интенсивный обмен данными за счет информационных потоков, основу которых составляют массивы данных, полученные по результатам проведения обследований. Структура автоматизированной системы включает в свой состав внешние и внутренние информационные потоки. Внешние потоки осуществляют обмен информацией с внешней средой, которая образована лечащим врачом, пациентом и подсистемой клинических обследований. Внутренний поток составляют результаты функционирования подсистем, представляющие собой входные воздействия для других структурных единиц системы.

В основу информационного обеспечения положены построенные диагностические, прогностические алгоритмы. Отмечено, что при построении структуры программного обеспечения системы эти подходы используются параллельно, дополняя друг друга при решении прогностических задач. Программное обеспечение системы разработано в соответствии с принципами структурного программирования на языке Object Pascal с использованием

среды визуального программирования Delphi версии 3.0. под управлением операционной системы MS Windows 95.

Предложен комплекс технических средств, образующий физическую среду, в которой реализуется аппаратное обеспечение, и представляющий собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств системы. Он предназначен для решения задач сбора исходных диагностических данных, соответствующих используемому признаковому пространству, ввода полученной информации в ЭВМ, ее отображения для контроля и редактирования, обработки и хранения информации, оперативного общения пользователя с системой в процессе выработки решения.

Отмечено, что состав инструментального обеспечения может в любой момент времени быть расширен, однако при этом требуется соответствующая корректировка ее программной составляющей, направленной на обеспечение возможности обработки соответствующих диагностических данных.

Апробация разработанной системы в клинических условиях проводилась на основе данных Воронежского гарнизонного госпиталя. Оценка эффективности предложенных методов производилась путем вычисления прогностической значимости предлагаемых методов и определения экономического эффекта от внедрения системы в клиническую практику.

Проведенный анализ показал, что метод, основанный на последовательном анализе признаков обладает более низкими показателями эффективности, чем исследования на основе математических моделей, однако обеспечивает сокращение времени, затрачиваемого на диагностику до 30 %.

Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения системы в клиническую практику в ценах 1997 года составляет 1864772 руб/год.

Автоматизированная система реализована на базе ПЭВМ ЮМ PC с процессором Intell Pentium 166 в среде операционной системы Windows 95.

В приложениях представлено программное обеспечение, результаты работы системы, и акты внедрения.

1. АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

РАБОТОСПОСОБНОСТИ

1.1. Анализ информационных возможностей методов контроля работоспособности

Прогнозирование физических возможностей организма как важная проблема физиологии и медицины в свете задач по сохранению здоровья, и творческого долголетия трудящихся, повышению способности организма адаптироваться к разнообразным изменениям внешней среды заслуживает более пристального внимания, чем это было до сих пор [4, 43].

В основе различных патологических изменений, обусловленных неправильным, неумелым дозированием физических нагрузок, лежит развитие утомления в процессе выполнения нагрузки. Усталость - субъективное ощущение человека - это первая стадия утомления, вслед за которой следует вторая стадия - снижение работоспособности, связанное с выключением двигательных единиц в результате развития запредельного торможения в нервных центрах. Эти две стадии предшествуют третьей стадии - выключению механизмов, обеспечивающих производство энергии для совершения работы. Если рассматривать утомление "как следствие выхода из строя какого-либо компонента в сложной взаимосвязанной системе органов и функций или как нарушение самой взаимосвязи между ними", то прогностический подход к оценке физических возможностей человека является способом определения "цены", которую платит организм за преодоление усталости или нагрузки определенной интенсивности [5]. Волевые усилия, прилагаемые для преодоления чувства усталости, позволяют использовать до 65 % энергетических ресурсов организма, но при этом в отдельных органах и системах возникают значительные изменения. Диагностика состояния утомления является необ-

ходимой предпосылкой для прогноза физической работоспособности, что особенно важно для лиц, страдающих заболеваниями сердечно-сосудистой системы.

Важное значение придается физическому развитию человека как предпосылке высокой адаптации к мышечным нагрузкам. Хорошее развитие мышечной системы, большие размеры сердца и жизненная емкость легких являются необходимой морфологической основой для достижения высокого уровня функционирования организма. С другой стороны, способность к экономному расходованию энергетических и пластических резервов, хорошая координированность различных регуляторных механизмов, высокая степень автономности отдельных функциональных систем свидетельствуют о способности организма к оптимальному реагированию и, следовательно, о его возможной высокой устойчивости к неблагоприятным сдвигам [17]. Таким образом, изучение исходных морфофункциональных особенностей дает основание для прогнозирования физических возможностей организма.

Рассматривая сердечно-сосудистую систему как индикатор состояния целостного организма и, учитывая необходимость ее изучения с целью прогнозирования ее возможных реакций (в первую очередь процессов энергетического обеспечения) необходимо прежде всего акцентировать внимание на скрытых сердечных патологиях, проявляющихся лишь при физическом напряжении организма [67, 77, 78].

К ним относят синдром дисплазии соединительной ткани сердца, включающий пролапс митрального клапана (ПМК).

В 1963 г. J. Barlow и W. Рососк обнаружили, что у больных со средне-систолическим щелчком и позднесистолическим шумом имеется своеобразный эхокардиографический феномен - провисание створки митрального клапана в полость левого предсердия во время систолы. Однако, несмотря на более чем 30-летний период изучения, проблема ПМК вызывает интерес у мно-

гих исследователей и в настоящее время из-за большой распространенности и тяжести осложнений.

Принято различать первичный (идиопатический, врожденный) и вторичный ПМК. Вторичный ПМК встречается при различных заболеваниях сердечно-сосудистой системы, таких как ИБС, ревматизм, миокардиты, гипертрофическая обструктивная кардиомиопатия, он может быть также травматического происхождения. Установлено, что в зависимости от метода обследования, используемых критериев диагностики и обследуемого контингента частота ПМК в популяции колеблется от 1,8 до 38 % [11, 15, 28].

В настоящее время основным методом диагностики ПМК является эхо-кардиография. Ее чувствительность и специфичность составляют соответственно 87- 96 и 87-100 %. Кроме того, эхокардиография помогает установить структурные и функциональные особенности сердца при ПМК [19, 52, 87].

По мнению многих авторов [17, 79, 92, 98], лица с ПМК имеют повышенный риск развития серьезных осложнений. Самым тяжелым его осложнением является внезапная смерть (1,9 случаев на 10000 наблюдений), однако с учетом высокой распространенности ПМК в популяции эта проблема является весьма актуальной.

Т.о., данные литературы свидетельствуют о том, что проблема идиопа-тического ПМК является актуальной вследствие как значительной распространенности среди лиц молодого и трудоспособного возраста, так и риска развития серьезных осложнений, таких как внезапная смерть, инфекционный эндокардит и тромбоэмболия сосудов головного мозга.

У лиц с ПМК по данным ряда авторов [44, 91, 97], в 20- 60 % случаев отсутствуют какие-либо патологические симптомы. Однако асимптоматич-ный вариант ПМК характерен для I - II степени пролабирования митрального клапана, не сопровождающегося гемодинамически значимой митральной ре-гургитацией. Большинство авторов указывают на полиморфизм клинической картины у пациентов с ПМК [50, 91, 92].

Поскольку дефект соединительной ткани является генерализованным, у больных с ПМК определяются признаки "слабости" соединительной ткани со стороны кожи, глаз, опорно-двигательного аппарата, трахеи и бронхов [78, 98]. "Слабость" соединительной ткани проявляется совокупностью феноти-пических признаков организма, отражающих врожденные особенности ее строения.

Большинство исследователей, изучавших фенотипические особенности больных с ПМК, отмечают наличие у них множественных аномалий строения скелета. Самой частой аномалией строения является воронкообразная деформация грудной клетки. Она определяется в 43 - 62 % случаев при ПМК.

Другую группу аномалий скелета составляют изменения позвоночника - сколиоз и синдром "прямой спины". Существует мнение, что развитие сколиоза у данной категории больных обусловлено дисплазией связочного аппарата позвоночника. Частота сколиоза при ПМК колеблется от 8 до 21 %.

Укорочение расстояния между грудиной и грудным отделом позвоночника ведет к компрессии сердца и вызывает ряд симптомов со стороны сердечно-сосудистой системы. Частота этого синдрома при ПМК составляет 13-17% [54, 75].

Многие авторы отмечают у больных с ПМК одновременно наличие нескольких аномалий скелета: воронкообразной деформации грудной клетки, сколиоза и гипокифоза грудного отдела позвоночника. Совокупность этих признаков объединяют термином "аномалии верхнего сегмента туловища"

Отмечена также взаимосвязь ПМК и синдрома гипермобильности суставов [79, 98]. При ПМК частота повышенной подвижности суставов достигает 46 - 52 %, что в 2 раза превышает популяционную.

Многие исследователи указывают на характерные антропометрические особенности больных с ПМК. Большинство пациентов имеют астенический тип конституции [79, 91]. Кроме того, у них обнаружены низкие масса тела и

индекс массы тела, уменьшение площади поверхности тела, относительное удлинение верхних конечностей. У 30 - 32,6 % лиц с ПМК отмечены положительные признаки большого пальца и запястья. При ПМК часто встречаются разнообразные нарушения зрения. В 43 - 65,5 % случаев отмечено сочетание ПМК и миопии [91, 92].

Все описанные при изолированном ПМК изменения со стороны опорно-двигательного аппарата, кожи и глаз встречаются и при других синдромах дисплазии соединительной ткани (синдром Марфана, синдром Элерса - Дан-ло). Однако эти изменения не соответствуют ни одному нозологически самостоятельному заболеванию. Это позволило для характеристики фенотипиче-ских особенностей больных с ПМК ввести понятие "mass" фенотипа, приводящего к так называемой "фенотипической протяженности": норма - ПМК -синдром Марфана.

Т.о., дилатация соединительной ткани опорно-двигательного аппарата одной из наиболее распространенных проявлений ПМК, что приводит к существенному снижению физической работоспособности данной группы больных (рис 1.1).

Кардиомиопатия 1 ИБС | Ревматизм 1 Травмы | Миокардиты!

Заключение диссертации по теме «Управление в биологических и медицинских системах (включая применения вычислительной техники)», Воронин, Александр Иванович

8. Результаты работы внедрены в Воронежском гарнизонном госпитале, в учебный процесс кафедры "Компьютеризация управления в медицинских и педагогических системах" для студентов специальности 190500 "Биотехнические и медицинские аппараты и системы" и на кафедре лечебной физкультуры и врачебного контроля Воронежской государственной медицинской академии им. H.H. Бурденко.

116

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы получены следующие результаты:

1. Проведена классификация показателей физической работоспособности больных с пролапсом митрального клапана по степени их информативности на основе ранжирования экспертных оценок и определения количества информации, вносимого измерением каждого из признаков.

2. Построен комплекс математических моделей, позволяющий на основе используемых в формировании прогноза физической работоспособности диагностических обследований проводить формирование прогноза на основе логического моделирования с использованием математических моделей; оценивать риск неблагоприятного течения заболевания; формировать заключение на основе альтернативных подходов к анализу признаков; оценивать качество жизни больных с пролабированием митрального клапана; формировать рекомендации по дальнейшему образу жизни пациентов.

3. Предложены алгоритмические процедуры, реализующие различные подходы при формировании прогноза физической работоспособности больных с ПМК, определены оптимальные условия их функционирования.

4. Сформированы автоматизированные процедуры принятия решения, позволяющие повысить эффективность диагностического процесса за счет использования объектно-ориентированного подхода к формированию прогноза.

5. Разработана структура автоматизированной системы прогноза физической работоспособности пациентов с пролапсом митрального клапана, сформировано ее информационное и программное обеспечение, проведена программно-техническая реализация.

6. Разработанные модели и алгоритмы прогнозирования физической работоспособности больных с ПМК апробированы в клинических условиях.

7. Проведена оценка эффективности функционирования автоматизированной системы, подтверждена экономическая целесообразность ее использования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Воронин, Александр Иванович, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреев C.B. Моделирование заболеваний М.:Медицина, 1993.236 с.

2. Антомонов Ю.Т. Моделирование биологических систем: Справочник. -Киев, 1977.-285 с.

3. Антонов И.П., Лульян Я.И. Справочник по диагностике и прогнозированию болезней в таблицах и перечнях. - Беларусь, 1986. - 270 с.

4. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. 2-е изд.- М.: Медицина, 1990.- 192 с.

5. Баевский P.M. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. - М.: Наука, 1979. - 178 с.

6. Баевский P.M., Барсуков Ж.В., Берсенева А.П., Кириллов О.П. Оценка развития состояния на основе математического анализа ритма сердца. - Владивосток, 1987. - 75 с.

7. Баталов З.С., Иванов И.М., Неймарк Ю.И. О классификации по синдрому: Изд-во высших учебных заведений.- М.: Радиофизика, 1972. - С. 231234.

8. Безрядина Е.Е., Воронин А.И. Применение системного подхода к задачам определения патологических состояний и их прогнозирования в рамках минидиагностического комплекса: Тез. докл. Всеросс. науч.-техн. конф.- Рязань, 1997. - с. 51.

9. Безрядина Е.Е., Пасмурное С.М., Воронин А.И. Применение моделирования для прогноза работоспособности лиц, страдающих пролабирова-нием митрального клапана: Тез. докл. Межрегион, науч.-практ. конф.- Воронеж, 1998. - с. 254.

10. Беллман Р. Математические модели в медицине. - М.: Мир, 1987.- 185 с.

11. Белозеров Ю.М. Состояние вегетативной нервной системы у детей с идиопатическим пролапсом митрального клапана. // Вопросы охраны материнства и детства. - 1984, № 2. - С. 41-45.

12. Белоконь H.A., Кубертер М.Б. Болезни сердца и сосудов у детей. Руководство для врачей. - М.: Медицина, 1987 г. - 450 с.

13. Березный Е.А., Липовецкий Б.М. Динамика сердечного римта и его вариабельность при велоэргометрии у больных с ишемической болезнью сердца // Кардиология. - 1997, № 7. - С. 29-32.

14. Биологическая и медицинская кибернетика: Справочник / Минцер О.Г., Угаров Б.Н., Попов A.A. и др. - Киев: Наукова думка, 1986. - 374 с.

15. Бритов А.Н. Современные проблемы профилактики сердечнососудистых заболеваний // Кардиология. - 1996, № 3. - С. 18-22.

16. В.Ю. Урбах Математическая статистика для биологов и медиков.-М.: Изд. акад. наук СССР, 1963.-323 с.

17. Вейн А.М., Соловьева Л.Д., Недоступ A.B., Федорова В.Н., Морозова Н.С., Чурганова Л.Ю. Вегетативные нарушения при пролапсе митрального клапана // Кардиология.Том №35. - 1995, № 2. - С. 55-58.

18. Виноградов A.B. Дифференциальный диагноз внутренних болезней. - М.: Медицина, 1987. - 592 с.

19. Волынский Ю.Д., Затикян Е.П., Соргин М.Е., Могилевский Э.Б. Диагностика синдрома пролапса митрального клапана в кардиохирургиче-ской клинике методом эхокардиографии // Кардиология. - 1989, № 10. - С. 97-99.

20. Воробьев В.И. Математическое обеспечение ЭВМ в науке и производстве. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. - 160 с.

21. Воронин А.И., Пасмурнов С.М. Прогнозирование физической работоспособности у людей, страдающих пролабированием митрального клапана: Тез. докл. Всеросс. совещ.-семинара- Воронеж, 1998. - с. 17.

22. Воронин А.И., Харина М.В., Пасмурнов С.М. Аппаратный комлекс диагностики кардионарушений гистограммным методом // Современные проблемы информатизации: Тез. докл. Республ. электронной науч. конф. -Воронеж, 1996.- С. 82-83.

23. Воронин А.И., Харина М.В., Пасмурнов С.М. Логическая модель реализации метода гистограмм при распознавании состояния кардиобольных // Современные проблемы информатизации: Тез. докл. II Республ. электронной науч. конф. - Воронеж, 1997. - С. 151-152.

24. Гоппа В.Д. Введение в алгебраическую теорию информации. - М.: Наука. Физматлит; 1995. - 112с.

25. Горелик А.Л., Гуревич K.M., Скрипкин В.А. Современное состояние проблемы распознавания. - M .: Наука, 1985. - 286 с.

26. Горелик А.Л., Скрипкин В.А. Методы распознавания. - М.: Высшая школа, 1989. - С. 175-228.

27.Гохман О.Г. Экспертное оценивание: Учеб. пособие.-Воронеж.: Изд-во Воронеж ун-та, 1991.- 150 с.

28. Григорян C.B., Адамян К.Г., Степуренко Л.А., Баграмян И.Г. Синдром пролабирования митрального клапана и нарушения ритма сердца // Кардиология. - 1996, № 12. - С. 54-55.

29. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов. - Ленинград: Медицина, 1978. - 260 с.

30. Гублер Е.В. Информатика в патологии, клинической медицине и педиатрии. - Л.: Медицина, 1990. - 220 с.

31. Дмитрюк П.В., Пшенова Г.Г., Коц Я.И. Влияние пропафенона на динамику ритмографических показателей и качество жизни у больных с экстрасистолической аритмией // Кардиология. - 1997, № 3. - С. 47-50.

32. Дюк В.А. Компьютерная психодиагностика. - СПб., изд-во «Братство», 1994. - 364с.

33. Журавлев С.Г., Ермаков В.В. Биомедицинские математические модели и их идентификация. М.: ВИНИТИ, 1989,- 223с.

34. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. - М.: Мир, 1976. - 165с.

35. Заев А.П., Ольха Р.П., Емцева В.П., Сидорова Е.В. Гемодинамиче-ское обеспечение физической нагрузки у больных с пролабированием митрального клапана//Тер. архив. - 1991, № 9. - С. 126-128.

36. Зацепина С.А., Львович Я.Е., Фролов В.Н. Теория управления: Учеб. пособие. - Воронеж: ВГУД990. - 164 с.

37. Зацепина С.А., Львович Я.Е., Фролов М.В. Управление в биотехнических и медицинских системах: Учеб. пособие. - Воронеж: ВГУД994. - 146 с.

38. Зацепина С.А., Фролов М.В. Разработка и исследование вероятностных моделей биомедицинских систем с применением ЭВМ: Методическое руководство к лабораторной работе №5. - Воронеж: ВГУД992. - 72 с.

39. Зуев С.М. Статистическое оценивание параметров математических моделей заболеваний/Под ред. Г.И. Марчука.- М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.- 176 с.

40. Искусственный интеллект: В 3-х кн. Кн.1. Системы общения и экспертные системы: Справочник/ Под ред. Э.В. Попова. -М.: Радио и связь, 1990.-464с.

41. Искусственный интеллект: В 3-х кн. Кн.2. Модели и методы: Справочник/ Под ред. Д.А. Поспелова. -М.: Радио и связь, 1990.- 304с.

42. Кант. В.И. Математические методы и моделирование в здравоохранении. М.: Медицина, 1987.- 187с.

43. Клецкин С.З. Инструментальные методы исследования сердечно -сосудистой системы. Справочник. - М.: Медицина, 1986. С. 156-162.

44. Кубергер М.Б. Болезни сердца и сосудов. Руководство для врачей под редакцией Чазова Е.И. Том I. - М.: Медицина, 1992. - С. 393-395.

45. Литвак Б.Г. Эксперная информация: Методы получения и анализа.-М.: Радио и связь, 1982.- 184с.

46. Львович Я.Е., Фролов М.В. Моделирование биотехнических и медицинских систем. - Воронеж: ВГТУ, 1994. - С. 123-161.

47. Мелихов А.Н. и др. Применение теории расплывчатых множеств и алгоритмов при управлении. - М.: ЦНИИ "Электроника", 1985. - 30 с.

48. Методы анализа данных: Подход, основанный на методе динамических сгущений: Пер. с фр./ Под ред. С.А. Айвазяна и В.М. Бухштабера.- М.: Финансы и статистика, 1985.- 357 с.

49. Минаков Э.В., Нестеровский И.П., Соболев Ю.А. Методика оценки степени обоснованности врачом диагноза // Компьютеризация в медицине. -Воронеж, 1990. - С. 121-127.

50. Мисюк Н.С. Мозговой инсульт, прогнозирование и профилактика. -М. Медицина, 1981.-208 с.

51. Мисюк Н.С., Мастыкин A.C., Грешеков Е.Г. Основы математического прогнозирования заболеваний человека. - Минск: Вышейшая школа, 1972.-200 с.

52. Мухарлямов Н.М., Мареев В.Ю., Наумов В.Т., Норузбаева A.M. Особенности клиники и диагностики пролабирования митрального клапана // Тер.архив. - 1979, № 10. - С. 9-17.

53. Мухарлямов Н.М., Норузбаева A.M., Бочкова Д.Н. Пролабирование митрального клапана// Тер.архив. - 1981, № 1. - С. 72-77.

54. Мыслицкая Г.В., Новиков В.И., Узилевская P.A. Нарушения сердечного ритма при синдроме пролапса митрального клапана и их лечение // Кардиология. - 1986, № 8. - С. 49-53.

55. Недоступ А.В., Богданова Э.А., Платонова А.А., Апанасенко Т.Н., Шенников А.В. Сочетанное применение кардиоинтервалограммы и суточного мониторирования ЭКГ при анализе нарушений сердечного ритма // Кардиология. - 1995, № 10. - С. 66-69.

56. Неймарк Ю.М., Баталов З.С., Васин Ю.Т., Брейдо М.Д. Распознавание образов и медицинская диагностика. - М.: Наука, 1972. - 250 с.

57. Нильсон Н. Обучающие машины. - М.: Мир, 1967. - 134 с.

58. Новосельцев В.Н. Теория управления и биосистемы. Анализ сохра-нительных свойств. - М.: Наука, 1978. - 170 с.

59. Опыт диагностики предынфарктного состояния с помощью ЭВМ /Великовская Л.М., Чистякова Л.Г., Брейдо М.Д. и др.// Автоматизация. Организация. Диагностика. - М.: Наука, 1971. - С. 21-32.

60. Оценка эффективности эргономических показателей работоспособности / В.В. Зайцев, В.Д. Сонькин, М.В. Бурчик, И.А. Корниен-ко//Физиология человека- 1997, № 3.- С. 58-63.

61. Пасмурнов С.М., Рыбак Л.З., Харина М.В, Воронин А.И. Опыт математического прогнозирования фукнционального состояния сердца у больных с синдромом пролабирования митрального клапана//Реабилитация больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями: Тез. докл. II российской научно-практической конференции. - М., 1997. - С. 202-203.

62. Пасмурнов С.М., Рыбак Л.З., Харина М.В. Автоматическое распознавание кардиоинтевалограмм // Компьютеризация в медицине: Межвуз. сб. науч.тр. - Воронеж, 1995. - С. 163-168.

63. Пасмурнов С.М., Рыбак Л.З., Харина М.В. Лечение и прогнозирование состояния лиц, страдающих пролапсом митрального клапана, на основании логической модели при реализации гистограммного метода распознавания // Всероссийская конференция, посвященная 50- летию врачеб-но-физкультурной службы: Тез. докл. - М., 1995. - С. 36.

64. Пасмурнов С.М., Рыбак Л.З., Харина М.В., Воронин А.И. Оценка эффективности гистограммного метода распознавания состояния эргатиче-ского элемента производств: Тез. докл. Всеросс. совещ.-сем.- Воронеж, 1997.- с. 101.

65. Пасмурнов С.М., Рыбак Л.З., Харина М.В., Воронин А.И. Оценка эффективности гистограммного метода распознавания состояния эргатиче-ского элемента производств//Высокие технологии в медицинской диагностике: Межвуз. сб. научн. тр. - Воронеж, 1997. - С. 168-172.

66. Пасмурнов С.М., Фролова Н.В. Математическая модель работоспособности человека//Модели и алгоритмы оптимизации сложных систем.-Воронеж, 1985.- 182 с.

67. Пасмурнов С.М., Харина М.В. Организация лечебной физкультуры с лицами, страдающими пролапсом митрального клапана // IV межуниверситетская научно-методическая конференция "Организация и методика учебного процесса, физкультурно-оздоровительной и спортивной работы": Тез. докл.. - Краснодар, 1996. - С. 245.

68. Пасмурнов С.М., Харина М.В. Применение статистического анализа ритмограмм при обследовании профессиональной пригодности // Высокие технологии в практике учреждений здравоохранения г. Воронежа: Тез. докл.- Воронеж, 1995. - С. 126.

69. Пасынкова И.В., Воронин А.И., Харина М.В. Автоматизированная система диагностики ПМК: Тез. докл. Всеросс. науч.-техн. конф.- Рязань, 1997. - с. 50.

70. Пасынкова И.В., Рыбак Л.З., Харина М.В., Воронин А.И. Логическая модель реализации метода гистограмм при распознавании состояния кардиобольных // Высокие технологии в медицинской диагностике: Межвуз. сб. научн. тр.- Воронеж, 1998. - с. 101.

71. Первозванский A.A. Математические модели в управлении,- М.: Наука, 1975. -615 с.

72. Погожаев И.Б. Применение математических моделей заболеваний в клинической практике/ Под ред. Г.И. Марчука.- М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.- 192 с.

73. Попов Э.В. Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ.- М.: Наука, 1987.- 284с.

74. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 232 с.

75. Преображенский В.Н., Захаров В.П. Клинико-функциональная оценка значимости пролабирования митрального клапана у летного состава // Кардиология. - 1996, № 8. - С. 39-42.

76. Распознавание образов и медицинская диагностика / Неймарк Ю.И., Баталов Э.С., Васин Ю.Т., Брейдо М.Д. - М.: Наука, 1972. - 250 с.

77. Растригин A.A. Современные принципы управления сложными объектами. - М.: Сов. радио, 1980. - 208 с.

78. Сторожаков Г.И., Верещагина Г.С. Пролапс митрального клапана // Кардиология. - 1990, № 12. - С. 88-91.

79. Сторожаков Г.И., Копелев A.M., Царева Л.А. О внезапной смерти при пролапсе митрального клапана // Тер.архив. Том № 61.-1989, № 4.-е. 135-137.

80. Тестирование в спортивной медицине/В.А. Карпман, З.Б. Белоцер-ковский, И.А. Гудков.- М.: Физкультура и спорт, 1988.- 208 с.

81. Фор А. Восприятие и распознавание образов. - М.: Машиностроение, 1989. - 272 с.

82. Фролов В.Н. Выбор тактики лечения с пименением математических методов. - Воронеж, ВГУ, 1977. - С. 65.

83. Фролов В.Н., Львович Я.Е., Меткин Н.П. Автоматизированное проектирование технологических процессов и систем производства. - М.: Высшая школа, 1991. - 464 с.

84. Фролов В.Н., Харина М.В. Прогностическое значение нарушений вариабельности сердечного ритма у больных с пролапсом митрального клапана // Высокие технологии в практике учреждений здравоохранения г. Воронежа: Тез. докл. - Воронеж, 1995. - С. 125.

85.Фролов М.В., Фролова Н.В., О.В. Родионов Инструментальное и модельное исследование физической работоспособности человека: Методическое руководство к лабораторной работе № 3. - Воронеж: ВПИ, 1993. - 14 с.

86.Фу К. Последовательные методы в распознавании образов и обучении машин.- М.: Наука, 1971.

87. Харина М.В. Роль скриннинговых исследований допплеровского трансептального кровотока в диагностике и первичной профилактике синдрома пролабирования атриовентрикулярных клапанов // «Реабилитация больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями»: Тез. докл. II российской научно-практической конференции. - М., 1997. - С. 204-205.

88. Харина М.В. Эффективность использования лечебной физкультуры у лиц, страдающих пролапсом митрального клапана // Всероссийская конференция, посвященная 50-летию врачебно-физкультурной службы: Тез. докл. - М., 1995. - С. 46-48.

89. Харина М.В., Воронин А.И. Диагностика и прогнозирование физического развития студентов на основе статистического анализа кардиоинтер-валограмм // «Актуальные вопросы современной медицины»: Межрегион, сб. научн. тр. - Воронеж, 1997. - С. 259-261.

90. Шапиро Л.И. Принятие решений в системах организационного управления: использование расплывчатых категорий. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 184 с.

91. Яковлев В.М. Карпов Р.С., Гасаненко Л.Н. Пролапс митрального клапана. - Томск: 1985. - 187 с.

92. Barret С.С. , Kirtley М., Maugham R. Mitral valve prolapse. Y.State. Med. Soc. 1991 p. 141-143.

93. Edosomwan Johnson Aimie. Ten design rules for knowledge based expert systems.- Industry of Engineering (USA), 1987, №8, pp.78-80.

94. Fuzzy logic: Teaching machines to think like people/ Ed. Ambrosini Jan.- Berkeley: University of California, 1991.- 47 p.

95. Hasman A. Medical applications of computers: an overview. -International Journal of Bio-Medical Computing, 1987, №4, pp.239-251.

96. Lau Francis, Woren Rod. In search of the perfect laboratory computer system.- Canadian Journal of Medical Technology, 1987, №3, pp.162-172.

97. Saufilippo A.Y., Harrigan P., Popovic A., et al. Papillary muscle traction in mitral valve prolapse. Quantitave by two dimentional echocardiography. Y.Am.Coll Cardiac. 1992; 19; 564.

98. Yeresaty R.M. Mitral valve prolapse. Raven books. - New-York. 1979 - 248 p.