Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОНТРОЛЯ СЕРДЕЧНО СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ, АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ ОСТРЫХ НАРУ ШЕНИЙ КРОВООБРАЩЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОТЕХНИЧЕ СКИХ СИСТЕМ И
1.1. Контроль состояния сердечно-сосудистой системы в операционной и реанимации 11
1.2. Передача, хранение и защита данных контроля 14
1.3. Обработка и анализ данных контроля 16
1.4. Методы оценки состояния сердечно-сосудистой системы при острых нарушениях кровообращения 18
1.5. Биотехнические системы медицинского назначения 23
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА БИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ОСТРЫХ НАРУШЕНИЯХ КРОВООБРАЩЕНИЯ 26
2.1. Постановка задачи разработки биотехнической системы 26
2.2. Метод определения наиболее слабого звена 32
2.3. Классификация нарушений кровообращения 34
2.4. Математическая модель кровообращения 36
2.5. Требования к биотехнической системе 45
2.6. Разработка биотехнической системы 55
2.6.1. Разработка программного обеспечения БТС — компьютерной базы данных 55
2.6.2. Разработка алгоритмического обеспечения БТС - алгоритма оценки состояния сердечно-сосудистой системы при острых нарушениях кровообращения 65
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ БИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ОСТРЫХ НАРУШЕНИЯХ КРОВООБРАЩЕНИЯ 87
3.1. Общая характеристика клинического материала 87
3.2. Клинические данные мониторного контроля 88
3.2.1. Параметры гемодинамики, отражающие текущее состояние пациента на значимых этапах лечения 88
3.2.2. Параметры гемодинамики, отражающие текущее состояние у пациентов группы на каждом этапе лечения 92
3.2.3. Параметры гемодинамики, отражающие текущее состояние у пациентов группы на всех этапах лечения 93
3.3. Оценка изменений в состоянии сердечно-сосудистой системы у пациентов группы сГОКМП в результате лечения 95
3.4. Индивидуальная оценка состояния сердечно-сосудистой системы пациента с ГОКМП 109
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИО ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧ НО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ОСТРЫХ НАРУШЕНИЯХ КРО ВООБРАЩЕНИЯ 122
4.1. Результаты статистического анализа параметров гемодинамики, характеризующих состояние сердечно-сосудистой системы у пациен тов группы с ГОКМП в результате лечения 122
4.1.1. Изменения и достоверность различий средних показателей гемодинамики до и после операции 122
4.1.2. Разброс и вариация средних показателей гемодинамики на значимых этапах лечения 127
4.1.3. Коэффициенты корреляции для показателей гемодинамики за время лечения 134
4.2. Оценка возможных изменений состояния сердечно-сосудистой системы у пациентов группы с ГОКМП в результате лечения с помощью имитации на модели кровообращения 136
4.3. Преимущества и перспективы использования биотехнической системы для поддержки принятия решений при кардиохирургических операциях и в раннем послеоперационном периоде у больных с острыми нарушениями кровообращения 141
Выводы 144
Практические рекомендации 147
Список литературы 148
Приложение 1 164
Приложение 2 165
Введение к работе
Актуальность проблемы.
Современные медицинские технологии в кардиохирургии (например, мини-инвазивная реваскуляризация миокарда (МИРМ), трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация миокарда (ТМЛР), коронарное стентирование и др.) связаны с выраженными быстротекущими процессами, когда существенные изменения функции и состояния происходят в течение нескольких минут, иногда даже секунд. Неадекватная оценка этих процессов, приводит к тяжелым, требующим интенсивного вмешательства, осложнениям [12; 73]. Контроль и оценку этих процессов в операционных и блоках интенсивной терапии обеспечивают мониторно-компьютерные системы и технологии. Несмотря на высокие технические качества, эти системы в ряде технологических свойств не соответствуют современным медицинским задачам [17; 18]. Одним из таких несоответствий является отсутствие возможностей для глубокого алгоритмического анализа данных и оценки острых состояний. При этом, в настоящее время большое внимание уделяется разработке руководств, стандартов и протоколов ведения больных [41; 76; 77; 78; 79], так как они позволяют упорядочить схемы лечения, что способствует повышению его качества, а также достигнуть большей прозрачности в расходовании средств [34; 35; 43; 67]. Существующие протоколы, стандарты, алгоритмы, руководства и рекомендации по диагностике, классификации и оценке нарушений кровообращения обобщают большой клинический опыт [например, 28;31;44; 69;72; 89;99;105; 106; 111; 122]. Вместе с тем большинство из них являются вербальными и не имеют программной реализации. При этом процессы диагностики и терапии в современной клинике имеют столь сложный и комплексный характер, что отразить их языковыми средствами в полноте, необходимой врачу практически невозможно [6; 67]. При лечении нарушений кровообращения, особенно острых, врачу необходимо быстро оценить состояние больного и принять решение. Все это сейчас делается врачом «в уме», держа в памяти основные нормы, рекомендации клинических руководств, протоколы и схемы лечения. Данный процесс требует внимания и времени, которое может оказаться решающим фактором, определяющим исход лечения.
Эти трудности возможно преодолеть, реализовав клинические рекомендации, протоколы и технологии лечения с помощью средств вычислительной техники. Такое решение дает в руки врача очень эффективный инструмент, позволяя минимизировать время, затраченное специалистом на принятие решений, и учесть при оценке ситуации и выборе терапии индивидуальность состояния пациента, сложность и специфику расстройств. В НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН за несколько десятилетий накоплен опыт по информационному обеспечению решений врача [19; 21; 56; 60; 61; 62; 83], и, тем самым, созданы предпосылки для разработки и внедрения компьютерных систем и технологий анализа и оценки состояния больных, а также поддержки диагностических решений.
Цель исследования.
Создание биотехнической системы оценки состояния сердечно-сосудистой системы для поддержки принятия решений при кардиохирургических операциях и в раннем послеоперационном периоде у больных с острыми нарушениями кровообращения.
Задачи исследования.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Обобщить и развить решения по алгоритмическому анализу состояния сердечно-сосудистой системы при острых нарушениях кровообращения.
2. Разработать программное обеспечение, реализующее алгоритм оценки состояния сердечно-сосудистой системы при острых нарушениях кровообращения.
3. Интегрировать разработанное программное обеспечение и контрольно-измерительную аппаратуру в биотехническую систему оценки состояния сердечно-сосудистой системы при острых нарушениях кровообращения.
4. Провести с помощью биотехнической системы контроль, анализ и оценку тяжести нарушений кровообращения у больных во время кардиохирургиче-ских операций и в раннем послеоперационном периоде.
Научная новизна работы.
1. Биотехническая система реализует алгоритмический подход к оценке состояния сердечно-сосудистой системы при острых нарушениях кровообращения, впервые представленный в части программного обеспечения компьютерной базой данных, разработанной в среде СУБД MS Access под операционной системой MS Windows.
2. Биотехническая система впервые обобщает интегрирует средства мониторинга, передачи и преобразования данных, методы контроля и измерений, разработанную компьютерную базу данных и возможности их графического представления, знания по классификации острых нарушений кровообращения, математическому моделированию и алгоритмическому анализу состояния сердечно-сосудистой системы.
3. Биотехническая система на основании данных мониторного контроля впервые обеспечивает выявление, разделение и количественную оценку основного и сопутствующих патологических процессов и адаптивных реакций сердечно-сосудистой системы у больных при острых нарушениях кровообращения.
Практическая значимость.
1. Разработанная биотехническая система обеспечивает возможность в режиме реального времени по данным мониторного контроля проводить детальный алгоритмический анализ и углубленную оценку состояния сердечнососудистой системы, что позволяет использовать БТС при ведении тяжелых и осложненных больных с острыми нарушениями кровообращения во время кардиохирургических операций и в раннем послеоперационном периоде.
2. Разработанное программное обеспечение биотехнической системы позволяет выявить, разделить и количественно оценить основной и сопутствующие патологические процессы и адаптивные реакции сердечно-сосудистой системы при острых нарушениях кровообращения, поэтому возможно всесторонне оценить результаты этапов и процедур терапии, а также качество лечения в целом.
3. Заложенные в программном обеспечении биотехнической системы возможности имитации на модели кровообращения позволяют не в ущерб пациенту спрогнозировать предположительные состояния сердечно-сосудистой системы в ответ на лечебные воздействия и манипуляции, что позволяет применять БТС как для поддержки принятия решений при выборе и коррекции терапии, так и для обучения специалистов.
Положения, выносимые на защиту.
1. Разработана биотехническая система, реализующая алгоритмический подход к оценке состояния сердечно-сосудистой системы при острых нарушениях кровообращения.
2. В биотехнической системе объединены средства мониторинга, передачи и преобразования данных, методы контроля, измерений и первичной обработки данных, компьютерная база данных, знания по классификации острых нарушений кровообращения, математическому моделированию и алгоритмическому анализу состояния сердечно-сосудистой системы.
3. Биотехническая система обеспечивает выявление, разделение и количественную оценку основного и сопутствующих патологических процессов и адаптивных реакций сердечно-сосудистой системы у больных во время кар-диохирургических операций и в раннем послеоперационном периоде.
4. Биотехническая система является инструментом для поддержки принятия решений врача при выборе и коррекции терапии.
Применение биотехнической системы расширяет возможности клинициста и позволяет ему в режиме реального времени проводить тщательный и уг лубленный анализ причин острых нарушений кровообращения, а также прогнозировать течение нарушения в ответ на выбранную тактику лечения.
Реализация результатов работы.
Алгоритмический метод оценки состояния сердечно-сосудистой системы при острых нарушениях кровообращения реализован в компьютерной базе данных в среде СУБД MS Access под операционной системой MS Windows. Биотехническая система введена в практику лечебного процесса в оперблоке и в отделении реанимации и интенсивной терапии НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, и используется, совместно с ранее выполненными и в течение нескольких десятилетий применяемыми в клинике разработками НЦССХ, для мониторного контроля параметров гемодинамики, обработки и анализа полученных данных, оценки тяжести нарушений кровообращения, поддержки принятия решений в пери- и постоперационном периоде для больных с тяжелыми и комплексными расстройствами сердечно-сосудистой системы и больных, направленных на операцию по жизненным показаниям.
Апробация работы. Результаты исследования доложены и обсуждены на Десятой и Одиннадцатой Ежегодных Сессиях Научного центра сердечнососудистой хирургии им. А.Н. Бакулева РАМН с Всероссийской конференцией молодых ученых (Москва, 2006, 2008), IX и ХП Всероссийских Съездах сердечно-сосудистых хирургов (Москва, 2003, 2006), VH международной научно-технической конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии -ФРЭМЭ 2006» (Владимир, 2006) и на V Конференции молодых ученых России с международным участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины» (Москва, 2008).
