Введение к работе
Актуальность темы Сахарный диабет является одной из серьезнейших медико-социальных проблем нашего времени, относящихся к приоритетным направлениям национальных систем здравоохранения практически всех стран мира Сахарным диабетом страдает от 2 до 4 % населения земного шара, еще у 11 % выявляется нарушение толерантности к глюкозе В России сахарным диабетом страдает около 8 млн человек (М И Балаболкин, 2000, И И Дедов, 2000) Однако приведенные данные не отражают истинной распространенности заболевания - наряду с каждым зарегистрированным существует 2-3 недиагностированных больных СД (И И Дедов, М В Шес-такова, 2003)
Большая медико-социальная значимость СД состоит в том, что он приводит к ранней инвалидизации и летальности, которые обусловлены развитием макроангиопатий (инфаркт миокарда, мозговой инсульт, гангрена нижних конечностей и микроангиопатий (ретинопатия, нефропатия) (А С Аметов, 1998, И И Дедов, 2000) По данным ВОЗ (1999) более 75 % больных сахарным диабетом умирают от сосудистых катастроф
Морфологическим субстратом макроангиопатий является ускоренно развивающийся атеросклероз соответствующих сосудистых бассейнов (М И Балаболкин, 2000) В ускоренном (на 8-10 лет раньше, чем в популяции без СД) развитии атеросклероза важную роль играют наряду с традиционными факторами - дислипопротеидемия, артериальная гипертензия, курение, низкая физическая активность, ожирение, специфические для СД механизмы атерогенеза - гипергликемия, гиперинсулинемия, инсулинорезистентность, эндотелиальная дисфункция, коагулогические нарушения (Т В Лукашина, 1994, ЮВ Зимин, 1998, ИЮ Демидова, 2000, АН Шишкин, 2005, D Giuglmno, A Cenello, 1997)
Диабетические микроангиопатий также способствуют развитию атеросклероза (М И Балаболкин, Е М Клебанова, В М Креминская, 2000, Г Р Галстян, 2002)
Диабетическая нефропатия является основной причиной высокой смертности больных сахарным диабетом из-за терминальной почечной недостаточности Частота развития достигает 50 процентов у больных сахарным диабетом 1 типа и 30 процентов у больных сахарным диабетом 2 типа (L A Folan, 2004) Диабетическая ретинопатия хотя и не приводит к смерти больных сахарньш диабетом, однако является ведущей причиной их высокой
инвалидизации Вследствие ее развития ежегодно у 40000 больных сахарным диабетом развивается слепота (Ю С Астахов, 2001, И И Дедов, 2001)
По современным представлениям микро- и макроангиопатии у больных СД не являются фатальными, а предотвратимыми в случае раннего их выявления и своевременного проведения комплекса профилактических и лечебных мероприятий
Учитывая сложность патогенеза, индивидуальные особенности организма, а также меняющийся вклад каждого фактора риска в процессе прогресси-рования сосудистых поражений, выбор рационального плана профилактики и лечения заболевания представляет сложную задачу Данное обстоятельство делает крайне затруднительным прогнозирование исхода заболевания и оптимизацию лечения пациента без привлечения математических методов
Использование автоматизированной системы для поддержки принятия решения на основе алгоритмов, имитирующих «врачебную логику» или использующих формальные методы математического анализа медицинских данных, позволит в значительной степени освободить врача от рутинной деятельности, обеспечивая возможность более глубокого анализа клинической информации, что способствует повышению эффективности принимаемых решений
Таким образом, актуальность данной работы определяется потребностью в разработке подходов к повышению точности прогнозирования течения макро- и микроангиопатий и выбора лечебных мероприятий у больных сахарным диабетом на основе классификационно-прогностического моделирования и интеллектуальной поддержки деятельности врача
Работа выполнена в рамках основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Биомедкибернетика и компьютеризация в медицине» и «Проблемно-ориентированные системы управления»
Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является рационализация подходов к прогнозированию течения сосудистых поражений и выбору тактики лечения макро- и микроангиопатий у больных сахарным диабетом на основе методов математического моделирования с последующим внедрением результатов исследования в клиническую практику
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи
провести анализ особенностей диагностики и лечения атеросклероти-ческого поражения, диабетической нефроангиопатии и ретинопатии, оце-
нить эффективность применения методов системного анализа и моделирования для решения задач прогнозирования и рационализации тактики лечения,
предложить методику предварительной обработки архивной информации с целью исключения недостоверных сообщений и оптимизации признакового пространства для дальнейшего моделирования и оценить значимость вклада факторов риска в развитие макро- и микроангиопатий,
разработать регрессионные прогностические модели развития атеро-склеротического поражения различной локализации на основе оптимизированного набора факторов риска,
построить классификационные модели с использованием «деревьев решений» для оценки патологических изменений по степени выраженности процесса, а также разработать прогностические модели развития сосудистых поражений на основе оптимизированного набора факторов риска,
сформировать оптимизационные модели выбора начального плана лечения сосудистых поражений при атеросклерозе и сахарном диабете, позволяющие получить сочетание наиболее эффективных препаратов с учетом максимального воздействия в условиях введенных ограничений по стоимости лечения и индивидуальных характеристик больных,
осуществить интеграцию подсистем управления процессами диагностики, прогнозирования и лечения в рамках компьютерной системы выбора рациональной тактики лечения макро- и микроангиопатий
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался широкий спектр клинических, лабораторных и инструментальных методов исследования, методы теории управления биологическими и медицинскими системами, математического моделирования, регрессионного анализа, метод «деревьев решений»
Научная новизни работы. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной
методика формирования информационной базы для моделирования атеросклеротического поражения, диабетической нефропатии и ретинопатии, алгоритмические схемы предварительной обработки архивной информации, отличающиеся способом выделения и исключения недостоверных сообщений и способствующие выбору оптимального признакового пространства, характеризующегося минимальной размерностью при достаточной информативности,
алгоритмическая процедура прогнозирования атеросклеротического поражения, основанная на использовании регрессионных моделей, позво-
ляющих прогнозировать характер течения заболевания при целенаправленном воздействии на факторы риска,
классификационные модели течения микроангиопатий у больных сахарным диабетом, основанные на использовании «деревьев решений», позволяющие оценить риск дальнейшего прогрессирования заболевания как на основе результатов первичного обследования, так и в процессе динамического наблюдения,
оптимизационные модели выбора начального плана лечения атеро-склеротического поражения, отличающиеся учетом индивидуальных особенностей больных и стоимости комплексных лечебных воздействий при достаточной эффективности лечения,
интегральная система управления диагностическим процессом, прогнозированием эффективности и выбором стратегии лечебного воздействия в рамках компьютерной системы интеллектуальной поддержки деятельности врача, отличающаяся простотой использования и учитывающая индивидуальные особенности течения макро- и микрососудистых осложнений
Практическая значимость н результаты внедрения. В результате проведенного исследования разработана система диагностики, прогнозирования и выбора тактики лечения атеросклероза и микроангиопатий, проведена оценка значимости факторов риска, позволившая определить набор потенциальных признаков, при целенаправленном воздействии на которые возможна стабилизация патологического процесса; построены прогностические модели развития атеросклероза и диабетической нефропатии и ретинопатии, позволяющие оценить риск их дальнейшего прогрессирования, предложены алгоритмы выбора рационального плана лечебных мероприятий, учитывающие индивидуальные особенности течения сахарного диабета и позволяющие сформировать комплекс наиболее эффективных препаратов
Результаты проведенных исследований апробированы и внедрены в деятельность кардиологических отделений Воронежской областной клинической больницы, ГБ №3, ГКБ №10 «Электроника» г Воронежа Теоретические и практические результаты работы, реализованные автором в комплексе программных средств выбора оптимальных лечебных мероприятий, внедрены в учебный процесс на межвузовской кафедре «Системный анализ и управление в медицинских системах» и на кафедре поликлинической терапии Воронежской государственной медицинской академии им Н Н Бурденко
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях Всероссийской конференции «Интеллектуальные информацион-
ные системы» (Воронеж, 2003, 2007), Международной научно-практической конференции «Современное состояние и решение проблем обеспечения безопасности в чрезвычайных ситуациях, катастрофах и авариях» (Воронеж, 2007), научно-методических семинарах кафедры технологии и обеспечения гражданской обороны в чрезвычайных ситуациях Воронежского государственного технического университета (2004-2006)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит в [1] предложены критерии оценки эффективности лечебных мероприятий при сосудистых осложнениях сахарного диабета, в [2, 3, 8] формализованы прогностические модели развития атеросклероза и микроангиопатий при сахарном диабете, в [4-6] систематизированы результаты математического описания и структуризации медицинской информации в задачах медицинской диагностики, в [7] разработаны методологические предпосылки к реализации системы поддержки принятия решений группой независимых экспертов, в [8, 9] разработана алгоритмическая схема оценки значимости факторов риска развития атеросклеротического поражения у больных инсулинзависимым сахарным диабетом, в [10] сформированы алгоритмы выбора рациональной тактики лечения больных с макроангиопатиями при сахарном диабете
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 150 наименований и приложений Основная часть работы изложена на 114 страницах, содержит 23 рисунка, 18 таблиц
Похожие диссертации на Интеллектуализация диагностики и лечения макро- и микроангиопатий у больных сахарным диабетом на основе интеграции методов и средств поддержки принятия решений
