Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

МЕТОДОЛОГИЯ И АЛГОРИТМИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ЭКСТРЕННОГО ДРЕНИРОВАНИЯ ЧАШЕЧНО-ЛОХАНОЧНОЙ СИСТЕМЫ ПОЧКИ ПРИ МОЧЕКАМЕННОЙ БОЛЕЗНИ

Коцарь А.Г. 1 Криковцов С.И. 2
1 ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет»
2 ОГБУЗ «Шебекинская ЦРБ»
В работе описывается метод выбора способа экстренного дренирования верхних мочевых путей почек при мочекаменной болезни с использованием аппарата нечеткой логики принятия решений. Сформирован словарь информативных признаков и алфавит классов. Разработаны формулы расчета функций принадлежности по данным признакам, по значениям которых с помощью итерационного правила логического вывода рассчитываются коэффициенты уверенности в принадлежности обследуемого объекта к искомому классу. На основании сравнения полученных значений с пороговыми коэффициентами уверенности производится дефазификация вывода. На основании полученных решающих правил разработан алгоритм управления выбором метода дренирования почки при уролитиазе. Для проверки эффективности «срабатывания» синтезированных решающих правил отобрано 61 законченные случаи мочекаменной болезни пациентов, у которых проводилось экстренное дренирование, и 61 пациент без дренирования верхних мочевых путей. На основании синтезированных решающих правил сформированы выводы автоматизированной системы по целесообразности дренирования у данных пациентов. Проверка сравнения врачебного и автоматизированного оценивания свидетельствует о высокой диагностической эффективности (0,95) синтезированных решающих правил.
мочекаменная болезнь
дренирование
нечеткая логика
экспертная система
1. Автоматизированная система поддержки принятия решений врача-уролога по прогнозированию и профилактике мочекаменной болезни / А.Г. Коцарь [и др.]. – Курск: Изд-во Курск. гос.с.-х.ак., 2011. – 86 с.
2. Дзеранов Н.К. Лечение мочекаменной болезни: комплексная медицинская проблема // Лечащий врач. – 2002. – № 11 – С. 4–9.
3. Дюк В., Эммануэль В. Информационные технологии в медико-биологических исследованиях. – СПб.: Питер, 2003. – 528 с.
4. Лопаткин Н.А., Яненко Э.К. Мочекаменная болезнь. //Русский медицинский журнал. – 2000. – Т. 8, № 3. – С. 117–120.
5. Роль уровня обструкции в нарушении уродинамики верхних мочевых путей при осложнениях мочекаменной болезни (клинико-экспериментальное исследование) / В.И. Кирпатовский [и др.] // Урология. – 2004. – № 3. – С. 3–5.
6. Трапезникова М.Ф., Дорончук Д.Н., Дутов В.В. Качество жизни пациентов с мочекаменной болезнью: стент или нефростома // Вестник Межнационального центра исследования качества жизни. – 2010. – № 15–16. – URL:http://www.gemclinic.ru/jorn2010_06.php (дата обращения 19.03.13).
7. Knoll T. Epidemiology, Pathogenesis, and Pathophysiology of Urolithiasis // EurUrol Suppl. – 2010. – Vol. 9. – P. 802–806.

Мочекаменная болезнь (МКБ) – распространенное, социально значимое заболевание, поражающее 1–5 % населения планеты [7]. Больные МКБ составляют 30–40 % урологических больных в стационаре [2]. У 60–70 % больных течение болезни осложняется присоединением инфекции [4]. На фоне ретенционных изменений, развивающихся при нарушении пассажа мочи, у больных с камнями мочеточника складываются предпосылки для развития тяжелых гемодинамических нарушений в почке, которые способствуют активизации и прогрессированию воспаления [5] и требуют экстренного дренирования верхних мочевых путей.

На сегодняшний день существует довольно широкий арсенал методов восстановления пассажа мочи из почек: катетеризация, стентирование мочеточника, чрескожная пункционная нефростомия, экстренные методы дезинтеграции и элиминации конкремента, транслюмботомическая «открытая» нефростомия. До настоящего времени отсутствуют четкие показания к выбору способа дренирования верхних мочевых путей при обструктивных осложнениях мочекаменной болезни, которые зачастую базируется на предпочтениях врача и не всегда определяются клинико-лабораторными показателями и влиянием на качество жизни пациента [6]. Необоснованный выбор метода дренирования может приводить к увеличению сроков и стоимости лечения, прогрессии обстуктивно-воспалительных и развитию ятрогенных осложнений. В этой связи возникает необходимость в разработке методов и средств персонификации показаний к дренированию верхних мочевых путей при уретеролитиазе путем использования современных математических методов и информационных технологий. Повысить качество принятия решений по выбору адекватной комбинации лечебных методов можно путем внедрения в практику врача-уролога автоматизированной системы поддержки принятия решений. Медицинские экспертные системы позволяют врачу не только проверить собственные диагностические предположения, но и обратиться к компьютеру за консультацией в трудных диагностических случаях, и применяются для решения неформализованных проблем, к числу которых относятся и медицинские задачи [3].

Цель исследования – разработка методов и средств определения целесообразности и метода экстренного дренирования верхних мочевых путей 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

Автоматизация принятия решения о дренировании чашечно-лоханочной системы почки предполагает ответы на 2 вопроса:

1. Показано ли экстренное дренирование? Если показано, то возможны ли альтернативные радикальные варианты, обеспечивающие восстановление пассажа мочи и элиминацию конкремента?

2. Какой метод дренирования является оптимальным: (катетеризация мочеточника, чрескожная пункционная нефростомия (ЧПНС), стентирование мочеточника, операция – нефростомия, декапсуляция, ревизия почки?

Результатом работы системы являются варианты логических выводов:

на вопрос № 1:

• Дренирование не показано.

• Показано экстренное дренирование.

• Показано экстренное дренирование, как альтернатива возможна экстренная контактная уретеролитотрипсия/уретеролитоэкстракция.

• Дренирование показано, как альтернатива возможна экстренная дистанционная уретеролитотрипсия.

На вопрос № 2:

• Показана катетеризация.

• Показано стентирование.

• Показана катетеризация мочеточника.

• Показана ревизия почки.

• Показана ЧПНС.

• Показана ЧПНС, но с высоким риском осложнений.

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, которая хорошо зарекомендовала себя в решении широкого класса медицинских задач [1].

Для решения указанной задачи сформирован алфавит классов (таблица).

wдр+ – дренирование ЧЛС показано

wдр–– дренирование ЧЛС не показано

wкат+ – показана катетеризация мочеточника

wкат– – противопоказана катетеризация мочеточника

wчпнс+ – показана ЧПНС

wчпнс+ – противопоказана ЧПНС

Путем экспертной оценки определены диагностически значимые признаки, влияющие на принятие решения о целесообразности и методе деривации мочи при МКБ:

х1 – острый серозный обструктивный пиелонефрит; х2 – острый гнойный обструктивный пиелонефрит; х3 – некупирующийся болевой синдром; х4 – часто рецидивирующая почечная колика, необходимость вводить иньекционные анальгетики более 4 раз в сутки; х5 – локализация камня; х6 – размер камня; х7 – сократительная способность мочеточника по данным экскреторной урографии; х8 – нижележащий камень мочеточника (множественная обструкция); х9 – аденома простаты с субтригональным ростом с девиацией нижних отделов мочеточников; х10 – опухоль почки; х11 – степень развития подкожно-жировой клетчатки; х12 – количество функционирующих почек; х13 – нарушения свертывающей системы крови; х14 – нейрогенные контрактуры, анкилозы тазобедренных суставов; х15 – невозможность визуализации устья; х16 – пол пациента; х17 – степень анестезиологического риска ASA.

По диагностически значимым признакам экспертами определены функции принадлежности к перечисленным выше классам. На основании полученных значений функций принадлежности рассчитываются коэффициенты уверенности в отнесении обьекта к одному из классов.

Коэффициент уверенности по целесообразности дренирования КУдр+ рассчитывается по максимальному значению функций принадлежности по формуле:

Eqn1.wmf (1)

где i = 1,2,3,4.

Частные коэффициенты уверенности по выбору метода дренирования КУкат+, КУкат–, КУчпнс+, КУчпнс– рассчитываются с помощью итерационного правила логического вывода вида:

Eqn2.wmf (2)

где КУωy(r) – коэффициент уверенности в классе ωу на r-м шаге итерации; причем КУωy(r) = μωу(x5); μω(xi + 1) – функция принадлежности для вновь вводимого признака с номером i + 1, i = 5,…,16.

Получаемые результаты нечетких решающих правил являются исходными данными для работы алгоритма управления принятием решения о дренировании почки при МКБ.

Блок-схема алгоритма приведена на рисунке.

Словесный алгоритм управления диагностическими и лечебными мероприятиями, предлагаемый в работе, состоит из следующих пунктов:

1. В результате обследования больного выясняется наличие и выраженность диагностических признаков х1–х17.

2. по значению этих факторов на основании выражения 1 рассчитывается частный коэффициент уверенности КУдр.

3. На основании сравнения КУдр с пороговыми значениями определяется целесообразность экстренного дренирования чашечно-лоханочной системы почки согласно условиям:

ЕСЛИ (КУдр < 0,65), ТО [дренирование не показано]

ЕСЛИ (0,65 ≤ КУдр < 0,7), ТО [дренирование показано, как альтернатива возможно экстренное ДЛТ]

ЕСЛИ (0,7 ≤ КУдр ≤ 0,8), ТО [дренирование показано, как альтернатива возможно экстренное КЛТ]

ИНАЧЕ [Диагноз: О. гнойный пиелонефрит].

pic_26.wmf

Алгоритм управления процессом принятия решения по экстренному дренированию при мочекаменной болезни

В последнем случае уточняется степень анестезиологического риска по АSA: ЕСЛИ х17 ≤ 4, ТО [Требуется экстренное оперативное вмешательство – ревизия почки, с интраоперационным решением вопроса об объеме операции: нефрэктомия или нефростомия, литотомия, декапсуляция, иссечение карбункулов] ИНАЧЕ [показана ЧПНС, однако с высоким риском осложнений] (у умирающих пациентов, у которых не ожидается выживание в течение 24 часов).

5. Если КУдр > 0,65, то на основании выражения 2 рассчитываются частные коэффициенты уверенности к классам КУкат+, КУкат–, КУчпнс+, КУчпнс–. (блок 4) и определяется оптимальный способ дренирования ЧЛС путем сопоставления значений КУкат+ с КУчпнс+, и КУкат–, КУчпнс– с пороговыми:

ЕСЛИ (КУкат+ < КУчпнс+ ИКУчпнс– ≥ 0,5 И КУкат– < 0,5), ТО [Показано стентирование],

ЕСЛИ (КУкат+ < КУчпнс+ ИКУчпнс– < 0,5 И КУкат– < 0,5), ТО [Показано ЧПНС или стентирование],

ЕСЛИ (КУкат+ < КУчпнс+ ИКУчпнс– < 0,5 И КУкат– ≥ 0,5), ТО [Показано ЧПНС],

ЕСЛИ (КУкат+ < КУчпнс+ ИКУчпнс– ≥ 0,5 И КУкат– < 0,5), ТО [Показано ЧПНС с высоким риском осложнений],

ИНАЧЕ [показана катетеризация].

Результаты исследования и их обсуждение

Для проверки качества «срабатывания» синтезированных решающих правил проведен ретроспективный анализ законченных случаев лечения больных мочекаменной болезнью, находившихся на стационарном лечении в урологическом отделении № 2 ОБУЗ КГ КБ СМП г. Курска за 2010 год. Отобрано 144 истории болезни. Из них: 72 пациента, которым выполнялось экстренное дренирование ЧЛС почки и 72 пациента, которым не выполнялось дренирования (24 человек – проведена литокинетическая терапия, 24 – дистанционная литотрипсия, 24 – контактная литотрипсия). На основании синтезированных решающих правил по значениям информативных признаков рассчитаны коэффициенты уверенности по целесообразности и методу дренирования. По результатам совпадения врачебного и автоматизированного оценивания определено количество истинно-положительных и истинно-ложных результатов, которое составило 137 ответов. Таким образом, диагностическая эффективность синтезированных решающих правил составила 0,95.

Выводы

Полученные показатели качества позволяют рекомендовать описанный метод определения целесообразности и выбора способа экстренного дренирования чашечно-лоханочной системы почки для широкого использования в медицинской практике.

Рецензенты:

Серегин С.П., д.м.н., зав. урологическим отделением № 2 ОБУЗ «Курская городская клиническая больница скорой медицинской помощи», г. Курск;

Сипливый Г.В., д.м.н., профессор кафедры урологии, ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Курск.

Работа поступила в редакцию 08.04.2013.


Библиографическая ссылка

Коцарь А.Г., Криковцов С.И. МЕТОДОЛОГИЯ И АЛГОРИТМИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ЭКСТРЕННОГО ДРЕНИРОВАНИЯ ЧАШЕЧНО-ЛОХАНОЧНОЙ СИСТЕМЫ ПОЧКИ ПРИ МОЧЕКАМЕННОЙ БОЛЕЗНИ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 5-1. – С. 92-95;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31466 (дата обращения: 07.07.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074