Введение к работе
Актуальность темы. В России, как и в других странах мира, наблюдается тенденция к росту числа больных бронхиальной астмой, при этом, по данным ряда авторов, распространенность болезни колеблется от 3 до 8 %. В нашей стране среди детей отмечается не только количественный рост заболеваемости, но и увеличивается число тяжелой формы бронхиальной астмы. Следует отметить и тот факт, что в настоящее время бронхиальная астма характеризуется не только тяжелым течением, но и резистентностью к медикаментозной терапии, быстрым развитием астматического статуса, увеличением числа летальных исходов на высоте, приступов удушья. В то же время современная лекарственная терапия бронхиальной астмы небезопасна для больного.
Прогрессирующее распространение, усугубление тяжести бронхиальной астмы, отсутствие эффективного медикаментозного лечения, создающего перспективу благоприятного исхода заболевания, а также высокая токсичность некоторых медикаментов диктуют необходимость поиска новых подходов и методов к тактике лечения.
Одним из новейших подходов в лечении бронхиальной астмы является освоение современных высоких медицинских технологий диагностики и лечения на основе математических методов, кибернетики и вычислительной техники, обладающих не только медицинским, но и высоким экономическим эффектом, ведущих к сокращению денежных и временных расходов на лечение.
Высокие медицинские технологии в тактике лечения бронхиальной астмы включают в себя: внедрение в практику анализа уровня заболеваемости в регионе и в его административных районах с применением геоинформационных систем (ГИС) и новых методов диагностики на основе современных компьютерных технологий; оптимальное управление процессом лечения на основе создания прогностических моделей с целью диагностики, прогнозирования хода и лечения болезни под влиянием внешних факторов; внедрение в практику интеллектуальных возможностей компьютеров для создания автоматизированной системы выбора оптимальной тактики процесса лечения с привлечением ДПР; разработка и применение комплексного подхода, основанного на методах медикаментозной терапии с привлечением новых лекарственных препаратов и методах нетрадиционной медицины, одним из которых является рефлекторный массаж.
Лечение больных бронхиальной астмой представляет собой сложный процесс: интенсивность медикаментозной терапии постоянно меняется в зависимости от тяжести и частоты приступов удушья. Хроническое течение заболевания обязывает больных постоянно повышать дозы лекарства, что далеко не-
безразлично для здоровья. В ряде случаев из-за плохой переносимости лекарств, низкой их эффективности, развития аллергических реакций больные крайне ограничены в выборе медикаментозных средств. Поэтому в настоящее время возрастает интерес к не_медикаментозным, физическим методам лечения, которые, воздействуя на патогенетические механизмы бронхиальной астмы, не оказывают отрицательного влияния на организм больного. Одним из таких эффективных методов является рефлекторный массаж, представляющий собой систему направленного строго дозированного воздействия на определенные участки тела человека, являющиеся проекциями соответствующих органов, и вызывающий рефлекторную реакцию со стороны них.
При этом важнейшей задачей является выбор оптимального лечебного воздействия, основанный на количественном прогнозировании исхода процесса при данном методе лечения, сравнении полученных оценок и разработке оптимальной в заданном смысле стратегии.
Прогнозирование занимает важное место в лечебном регулировании бронхиальной астмы. Его функции сводятся, во-первых, к предвидению результата изменений выходных параметров и, во-вторых, к прогностической оценке необходимости изменения значений исходных параметров со стороны системы управления. Вторая функция представляет собой комплексную задачу прогнозирования выходных параметров в зависимости от возмущающих воздействий и возможного ответа системы на имеющееся возмущение, чем в данном случае, является купирование бронхиальной обструкции легких под воздействием лечебных приемов.
Таким образом, необходимость выявления причин возникновения бронхиальной астмы у детей; проведения исследований применения рефлекторного массажа для купирования обструкции бронхов; разработки прогностических моделей процесса лечебного регулирования приступов бронхиальной астмы у детей на основе рефлекторного массажа делают актуальной тему научного исследования.
Работа выполнена в соответствии с одним из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Биомедки-бернетика, компьютеризация в медицине», в рамках госбюджетной НИР ГБ 96.27 «Разработка алгоритмического, программного обеспечения процессов диагностики и лечения заболеваний и формирования автоматизированных систем».
Цель и задачи исследования. Цель работы заключается в научном обосновании и разработке методов, прогностических моделей и алгоритмов прогнозирования для рационального выбора процесса лечения бронхиальной астмы на основе рефлекторного массажа и внедрение результатов исследований в клиническую практику.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести анализ уровня заболеваемости бронхиальной астмой в Воронежской области и в ее административных районах;
получить значение краткосрочного прогноза уровня заболеваемости на следующий отчетный период на основе разработанных прогностических моделей;
экспериментально исследовать и подтвердить эффективность рефлекторного массажа при купировании бронхиальной обструкции, и для восстановления бронхиальной проходимости у детей, страдающих бронхиальной астмой;
выделить и проанализировать факторы, влияющие на эффективность лечения бронхиальной астмы у детей на основе рефлекторного массажа;
осуществить выбор факторов, влияющих на возникновение бронхиальной астмы у детей;
построить, используя экспериментально-статистическую информацию, прогностические модели процесса лечения бронхиальной астмы у детей на основе рефлекторного массажа, провести их исследование и верификацию;
предложить структурно-функциональную схему и алгоритм функционирования автоматизированной системы, реализующей процесс информационной поддержки принимаемых врачом решений при выборе рациональной процедуры рефлекторного массажа при лечении бронхиальной астмы;
разработать алгоритм функционирования и программно-информационное обеспечение прогностической системы выбора оптимального количества процедур рефлекторного массажа для купирования бронхиальной обструкции;
внедрить результаты исследования в практическое здравоохранение и оценить их эффективность.
Методы исследования. В данной диссертации для решения поставленных задач использованы методы теории управления биологическими и медицинскими системами, теории вероятности и математической статистики, математического моделирования, априорного и группового ранжирования, методы геоинформационного моделирования.
Научная новизна результатов исследования. В работе получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:
медицинский мониторинг и прогностические модели на основе краткосрочного прогнозирования уровня общей и детской заболеваемости бронхиальной астмой в Воронежской области и ее административных районах, позволяющие осуществлять рациональный выбор лечебно-профилактических мероприятий по стабилизации заболеваемости;
модифицированная к объекту управления методика определения оптимального количества процедур рефлекторного массажа при лечении бронхи-
альноіі астмы у детей, обеспечивающая выбор оптимального количества процедур массажа для принятия управленческих решений;
прогностические модели процесса лечения бронхиальной астмы у детей на основе рефлекторного массажа, позволяющие осуществлять прогнозирование исхода лечения посредством управления выбором оптимального количества процедур рефлекторного массажа;
прогностический алгоритм бирациоиального выбора количества процедур рефлекторного массажа, обеспечивающий последовательное интерактивное решение задачи рационального выбора количества процедур массажа с участием лечащего врача;
структурно-функциональная схема и алгоритм функционирования автоматизированной системы поддержки принимаемых врачом решений при лечении бронхиальной астмы, обеспечивающие повышение эффективности процесса принятия решений ЛПР;
алгоритм функционирования и программное обеспечение прогностической системы рационального выбора оптимального количества процедур рефлекторного массажа при лечении бронхиальной астмы у детей, отличающиеся интеграцией экспертных и модельных оценок, позволяющие сократить временные и денежные затраты на дополнительные дообследования состояния дыхательной проходимости легких, повысить качество лечения.
Практическая значимость и результаты внедрения. Для поддержки принимаемых врачом решений разработаны: бирациональный прогностический алгоритм выбора оптимального количества процедур рефлекторного массажа при лечении бронхиальной астмы и программно-информационное обеспечение автоматизированной системы, реализующие информационную поддержку процесса принятия врачом решений при выборе тактики лечения и позволяющие решить вопрос индивидуального поиска оптимального количества процедур массажа для каждого ребенка при купировании бронхиальной обструкции, сократить время на проведение дополнительных исследований.
Результаты исследования апробированы в Воронежской детской клинической больнице N1 с использованием разработанной системы автоматизированного выбора рациональной процедуры рефлекторного массажа и применяются в клинической практике на кафедре лечебной физкультуры и врачебного контроля Воронежской государственной медицинской академии им. Н.П.Бурденко (ВГМА), а также в учебном процессе со студентами Воронежского государственного технического университета, обучающихся на кафедре системного анализа и управления в медицинских и педагогических системах по специальности 190500 «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» и со студентами лечебного факультета ВГМА.
Апробация работы. Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: научно-технической конференции «Прикладные задачи моделирования и оптимизации» (Воронеж, 1998); Всероссийском совещании-семинаре «Высокие технологии в региональной информатике» (Воронеж, 1998); научно-технической конференции «Высокие технологии в технике, медицине, образовании» (Воронеж, 1998); научно-технической конференции «Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах» (Воронеж, 1999); III Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии и системы» (Воронеж, 1999); Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 1999); семинарах межвузовской кафедры системного анализа и управления в медицинских и педагогических системах (1997-2000); ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного технического университета (1998-1999).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, перечень которых приводится в конце автореферата..
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 117 наименований. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 34 таблицы, 24 рисунка и приложение.