Мочекаменная болезнь (МКБ) – социально значимое заболевание, затрагивающее значительную часть населения земного шара. Данные о заболеваемости МКБ разнятся, что связано как с истинными причинами, связанными с климато-геологическими, экологическими, социально-экономическими, этническими отличиями регионов [4], так и с разницей в предоставлении информации, недостаточной стандартизацией диагноза, отсутствием скрининга МКБ и, как следствие, неполной выявляемостью. Так, в Европе уролитиазом страдает в среднем 5–9 % населения, 1–5 % в Азии, 13 % в Северной Америке и до 20 % в Саудовской Аравии [7, 8], в то время как в России этот показатель в 2009 г. составлял 0,52 % [1]. У 68 % пациентов МКБ диагностируется в трудоспособном возрасте (20–60 лет) [3], преимущественно у мужчин, в соотношении 2/3 мужчин к 1/3 женщин [2]. Несмотря на значительный научно-технический прогресс и появление богатого ассортимента экстракорпоральных и малоинвазивных эндоскопических и диапевтических методов дезинтеграции и элиминации конкрементов, заболеваемость мочекаменной болезнью не только не снижается, но имеет явную тенденцию к росту [1, 5]. При всем многообразии методов выбор оптимальной стратегии лечения для конкретного пациента является нелегкой задачей, требующей творческого подхода и учета множества признаков. Как показали наши исследования, врачу-урологу приходится учитывать до 40 факторов, которые могут повлиять на выбор одного из как минимум 25 возможных вариантов лечения конкретного пациента с мочекаменной болезнью.
Высокоэффективным и наименее инвазивным методом лечения МКБ является дистанционная ударно-волновая литотрипсия (ДУВЛ), позволяющая достичь положительного результата в более чем 90 % случаев [9, 3]. Однако возможности метода ограничены техническими характеристиками аппарата; невозможностью адекватной фокусировки на камень; химической структурой камня; анатомо-физиологическими особенностями мочевых путей, исключающих возможность самостоятельного отхождения фрагментов дезинтегрированного конкремента; наличием противопоказаний. В данной ситуации необоснованное применение ДУВЛ приводит к затягиванию лечебного процесса, бессмысленной травматизации тканей почки или мочеточника, усугублению или усложнению исходной ситуации, в то время как альтернативные эндоскопические методики при средней инвазавности и соответственно большем риске осложнений, но с эффективностью до 98 % могут обеспечить избавление пациента от конкремента [6].
Цель исследования – разработка методов и средств прогнозирования эффективности дистанционной литотрипсии при мочекаменной болезни, управляемых автоматизированной системой поддержки принятия решений врача-уролога, обеспечивающей высокое качество оказания медицинских услуг в условиях неопределенности и неполноты представления данных при пересекающихся структурах классов.
Материал и методы исследования
Учитывая многообразие и нечеткую природу признаков, определяющих отнесение объекта (пациента) к одному из классов (возможных лечебных групп), возможность одновременного присутствия объекта со сходными значениями одного и того же признака в различных классах, четкая логика неприменима для однозначного вывода в принятии решений по лечебной тактике. Поэтому в качестве основного математического аппарата выбрана нечеткая логика принятия решений с расчетом коэффициентов уверенности в принадлежности к искомым классам.
Согласно общей концепции синтеза нечетких решающих правил, задача нечеткого прогнозирования эффективности ДУВЛ рассматривается как задача разделения обследуемых на два класса: wдлт+ – показана ДУВЛ, wдлт- – противопоказана ДУВЛ.
Проводится обследование пациента согласно стандартам оказания медицинской помощи больным мочекаменной болезнью, утвержденным Министерством здравоохранения и социального развития Российской Федерации. По результатам обследования информативным признакам присваиваются цифровые значения: х1 – локализация камня: 1 – локализация неизвестна, 2 – верхняя чашка, 3 – средняя чашка, 4 – нижняя чашка, 5 – лоханка, 6 – лоханочно-мочеточниковый сегмент, 7 – верхняя треть, 8 – средняя треть, 9 – нижняя треть на уровне костного тазового кольца, 10 – нижняя треть вне тазового кольца, 11 – предпузырный, интрамуральный отдел мочеточника, х2 – возможность и способ визуализации камня: 1 – не визуализируется, 2 – лоцируется при УЗИ, 3 – рентгенконтрастный, 4 – рентгенегативный, визуализация «по концу контраста», х3 – размер камня, мм, х4 – форма камня: 1 – гладкий, овальный или округлый, 2 – неправильной формы, шиповатый, х5 – плотность камня по результатам СКТ (хаунсфилд), х6 – рентгенинтенсивность камня по результатам урографии: 1 – неконтрастный, 2 – слабоконтрастный, 3 – контрастный, 4 – интенсивно контрастный, х7 – четкость контуров: 1 ‒ нечеткие, размытые, 2 – четкие, ровные, х8 – наличие просветлений, х9 – химическая структура камня (в анамнезе): 1 – моногидратный оксалат, 2 – неизвестно, 3 – фосфат, 4 – дигидратный оксалат, 5 – урат, 6 – смешанный, х10 – длительность стояния конкремента в мочеточнике, сут., х11 – толщина паренхимы почки, см, х12 – сократительная способность мочеточника по данным экскреторной урографии: 1 – мочеточник не расширен/расширен до 10 мм, 2 – мочеточник расширен 10–15 мм, 3 – мочеточник расширен более 15 мм, извитой, х13 – стриктура нижележащего отдела мочеточника, рубцовый периуретерит: 1 – сужение просвета мочеточника на экскреторных урограммах без выраженного супрастенотического расширения, 2 – протяженное до 1 см сужение с диаметром мочеточника 1–2 мм с супрастенотическим расширением, 3 – протяженное более 1 см сужение с диаметром мочеточника 1–2 мм с супрастенотическим расширением, 4 – протяженное более 1 см сужение с диаметром мочеточника менее 1 мм с супрастенотическим расширением, 5 – протяженное менее 1 см сужение с диаметром менее 1 мм с супрастенотическим расширением, х14 – фиксированный С-образный перегиб мочеточника ниже камня, в градусах, х15 – S-образный перегиб мочеточника ниже камня: 0 – нет, 1 – есть, х16 – нижележащий камень мочеточника (множественная обструкция): 0 – нет, 1 – есть,х17 – уретероцеле: 0 – нет, 1 – есть, х18 – аденома простаты с субтригональным ростом с девиацией нижних отделов мочеточников: 0 – нет, 1 – есть, х19 – цистоцеле: 0 – нет, 1 – есть, х20 – компрессия мочеточника извне фибромиомой матки, обьемными образованиями: 0 – нет, 1 – есть, х21 – злокачественная опухоль почки: 0 – нет, 1 – есть, х22 – ангиомиолипома почки: 0 – нет, 1 – есть, х23 – злокачественная опухоль различных органов и тканей в проекции камня: 0 – нет, 1 – есть, х24 – степень развития подкожно-жировой клетчатки: 1 – обычного питания или ожирение 1 ст., 2 – ожирение 2 ст., 3 – ожирение 3 ст., 4 – ожирение 4 ст., х25 – наличие дренажа: 1 – катетер, 2 – ЧПНС, 3 – стент, х26 – наличие аортальных и/или почечных аневризм: 0 – нет, 1 – есть, х27 – нарушения свертывающей системы крови: 0 – нет, 1 – есть, х28 – беременность: 0 – нет, 1 – есть, х29 – общесоматический статус больного, степень анестезиологического риска ASA: 1 – ASA1, 2 – ASA2, 3 – ASA3, 4 – ASA 4, 5 – ASA5, х30 – серозный пиелонефрит: 0 – нет, 1 – есть, х31 – гнойный пиелонефрит: 0 – нет, 1 – есть, х32 – некупирующийся болевой синдром: 0 – нет, 1 – есть, х33 – часто рецидивирующая почечная колика, необходимость вводить иньекционные анальгетики более 4 раз в сутки: 0 – нет, 1 – есть, х34 – отсутствие эффекта от камнеизгоняющей терапии в течение 2 недель: 0 – нет, 1 – есть.
Для каждого признака рассчитывается значение функций принадлежности μωl (xi) (i = 1,…, 34) к классам wдлт+, wдлт- на основании формул, синтезированных группой высококвалифицированных экспертов – специалистов в области урологии, под руководством инженера по знаниям.
Рассчитывается общий коэффициент уверенности в отнесении обследуемого к классам wдлт+ (КУДЛТ+), wдлт- (КУДЛТ-) с помощью итерационного правила логического вывода вида:
где КУ(r) – коэффициент уверенности в классе ω на r-м шаге итерации; причем КУ(r) = μω(x1); μω(xi+1) – функция принадлежности для вновь вводимого признака с номером i+1, i = 1,…, 34,
На основании сравнения полученного коэффициента уверенности с пороговыми значениями 
, 
, 
формируется четкий вывод:
ЕСЛИ 
И 
, ТО [«целесообразно выполнение ДУВЛ ввиду предполагаемой высокой эффективности»],
ЕСЛИ 
И 
, ТО [«возможно выполнение ДУВЛ, однако предполагаемая эффективность умеренная»],
ИНАЧЕ [«нецелесообразно выполнение ДУВЛ ввиду предполагаемой низкой эффективности или наличия противопоказаний»].
Результаты исследования и их обсуждение
Для проверки эффективности «срабатывания» синтезированных решающих правил были рассчитаны 
и 
для пациентов с известными исходами лечения МКБ. Из пациентов с 
сформированы 2 группы: 1 группа – больные уретеролитиазом у которых ДЛТ была эффективна (300 больных), 2 группа – больные уретеролитиазом, которым выполнена контактная литотрипсия или открытая операция (100 больных), и построены гистограммы распределения больных (в %) по значению КУдлт+ (рисунок).
Гистограммы распределения групп больных по значению КУдлт+
На основании анализа пересечения гистограмм распределения классов по КУдлт+ относительно пороговых значений 
, обеспечивающих минимальные значения ошибочных решений, рассчитаны показатели качества работы решающих правил (таблица).
Сводная таблица показателей качества прогнозирования эффективности ДУВЛ при МКБ
|
Диагностическая чувствительность |
Диагностическая специфичность |
Прогностическая значимость положительных результатов |
Прогностическая значимость отрицательныхрезультатов |
Диагностическая эффективность |
|
0,9 |
0,93 |
0,93 |
0,9 |
0,92 |
Анализ полученных результатов показывает хорошее совпадение результатов экспертного оценивания и проверки качества работы, синтезированных решающих правил на контрольной выборке.
Выводы
Синтезированная система нечетких решающих правил для прогнозирования эффективности дистанционной литотрипсии при МКБ обеспечивает при приемлемых временных и технико-экономических затратах уверенность в принимаемых решениях на уровне 0,9 и выше в зависимости от количества и качества регистрируемой информации и позволяет научно обоснованно решать задачи рационализации выбора метода лечения уролитиаза.
Рецензенты:
Бежин А.И., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой оперативной хирургии и топографической анатомии ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет», г. Курск;
Новиков А.В., д.м.н., ассистент кафедры урологии ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет», врач-уролог 2 урологического отделения ОБУЗ «Курская городская клиническая больница скорой медицинской помощи», г. Курск.
Работа поступила в редакцию 22.02.2013.