Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор и постановка задач исследования ,
1.1 Современные представления об этиологии вирусного гепатита 11
1.2 Современные подходы к диагностике вирусного гепатита 20
1.3 Применение методов рефлексологии для решения задач ранней диагностики вирусного гепатита
1.4 Цель и задачи исследования 34
ГЛАВА 2. Методы и математические модели прогнозирования и диагностики вирусного гепатита на основе правил нечеткого вывода
2.1 Объект, методы и средства исследования 36
2.2 Формирование пространства информативных признаков для задач ранней диагностики, оценки тяжести течения и прогнозирования исходов вирусного гепатита
2.3 Метод синтеза решающих правил ранней диагностики, оценки тяжести течения и прогнозирования исходов вирусного гепатита по электрическому сопротивлению биологически активных точек
2.4 Синтез частных решающих правил для задач ранней диагностики, оценки тяжести течения и прогнозирования исходов вирусного гепатита по электрическим характеристикам БАТ
2.5 Синтез комбинированных решающих правил для решения задач ранней диагностики, оценки тяжести течения и прогнозирования исходов вирусного гепатита
2.6 Выводы второй главы 96
ГЛАВА 3. Разработка автоматизированной системы поддержки принятия решений ранней диагностики и прогнозирования исходов вирусного гепатита
3.1 Синтез меридианных моделей взаимодействия биологически активных точек со структурами организма, связанными с заболеваниями печени 98
3.2 Разработка алгоритма измерения сопротивления биологически активных точек
3.3 Разработка автоматизированной программно-аппаратной системы регистрации электрического сопротивления биологически активных точек 105
3.4 Разработка структуры системы программного обеспечения поддержки принятия решений врача-инфекциониста
3.5 Алгоритм управления процессами донозологической (ранней) диагностики, оценки тяжести течения и прогнозирования исходов вирусного гепатита
3.6 Выводы третьей главы 125
ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований
4.1 Определение необходимых объемов исследуемых выборок 126
4.2 Результаты экспериментальной проверки нечетких решающих правил ранней диагностики, оценки тяжести течения и прогнозирования исходов вирусного гепатита
4.3 Выводы четвертой главы 136
Заключение 137
Библиографический список 139
- Современные подходы к диагностике вирусного гепатита
- Формирование пространства информативных признаков для задач ранней диагностики, оценки тяжести течения и прогнозирования исходов вирусного гепатита
- Разработка автоматизированной программно-аппаратной системы регистрации электрического сопротивления биологически активных точек
- Определение необходимых объемов исследуемых выборок
Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы отмечается значительное увеличение заболеваемости острыми и хроническими вирусными гепатитами, особенно среди лиц молодого работоспособного возраста (Шляхтенко Л.И., Онищенко Г.Г., Шаханина И.Л.)
Несмотря на значительные успехи современной медицины в диагностике вирусного гепатита, данное заболевание представляет глобальную проблему, все еще далекую от своего решения. Согласно данным ВОЗ в разных странах мира инфицировано или перенесли заболевание до 2 млрд. человек. На современном этапе сохраняется высокий эпидемический потенциал всех известных вирусных гепатитов. Чрезвычайно велика (от 17 до 90%) инфицированность больных отделений гемодиализа, трансплантации органов, гематологических стационаров [Соринсон С.Н., Берштейн М.М., Шувалова Е.П., Лобзин Ю.В.].
В настоящее время, несмотря на развитие инструментальных и лабораторных методов клинической диагностики, отмечается рост числа латентных форм заболеваний вирусным гепатитом, протекающих бессимптомно или без характерно выраженных признаков, не вызывающих жалоб и обращений за врачебной помощью, что определяет высокий риск перехода болезни в хроническую форму, диагностируемую на поздних стадиях. Существующие методы диагностики вирусного гепатита основаны на проведении специфичных рутинных исследований, которые требует значительных затрат времени и средств, что неприемлемо в таких условиях как скрининг-диагностика и массовые обследования населения. Кроме того, они не позволяют на ранних стадиях болезни обеспечить требуемое качество диагностики вирусного гепатита, что снижает их эффективность и затягивает начало лечебно-профилактических мероприятий.
Повысить достоверность диагностических мероприятий и прогнозирования исходов вирусного гепатита с учетом ограничений на оперативность, стоимость и качество принимаемых решений можно, применяя методологию системного анализа, опирающуюся на современные информационные технологии, а так же нечеткую логику принятия решений.
Это позволит рационализировать подход к ведению больных, повысить эффективность лечения, сократить сроки нетрудоспособности и снизить процент хронических форм болезни.
С учетом сказанного, актуальность темы исследования определяется необходимостью повышения эффективности диагностики вирусного гепатита на ранних стадиях, оценки тяжести течения болезни и прогнозирования исходов на основе современных математических методов и информационных технологий, что позволит своевременно начать лечебно-профилактические мероприятия, планировать индивидуальную тактику ведения больного и за счет этого повысить качество оказания медицинских услуг населению.
Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Предупреждение и борьба с социально значимыми заболеваниями (2007 -2011 годы)» «Вирусные гепатиты» и научным направлением Курского государственного технического университета «Медико-экологические информационные технологии».
Цель работы. Разработка методов, моделей, алгоритмов и технических средств для системы поддержки принятия решений врача-инфекциониста, обеспечивающих повышение качества ранней диагностики, оценки тяжести течения и прогнозирования исходов вирусного гепатита за счет использования комбинированных нечетких решающих правил в сочетании с методами рефлексодиагностики.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
на основании данных об этиологии и патогенезе исследуемого заболевания и данных разведочного анализа сформировать пространство информативных признаков и обосновать выбор типа решающих правил;
разработать технические средства измерения электрических характеристик биологически активных точек;
разработать метод синтеза и систему решающих правил для ранней диагностики, оценки тяжести течения и прогнозирования исходов вирусного гепатита;
синтезировать меридианные модели взаимодействия внутренних структур организма, меняющих свои энергетические характеристики при заболевании печени, с поверхностными биологически активными точками;
разработать алгоритм управления процессами принятия решений для системы поддержки принятия решений врача-инфекциониста и ее структуру;
провести апробацию предложенных методов и средств на контрольных выборках.
Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа и управления в биотехнических системах, математической статистики, теории распознавания образов, теории нечеткой логики принятия решений, рефлексологии и экспертного оценивания, пакетов математического моделирования и расчетов MATLAB 7.0.1 и Statistica 6.0.
Научная новизна исследования. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
система информативных признаков для ранней диагностики,
оценки тяжести течения болезни и прогнозирования исходов вирусного
гепатита, отличающаяся тем, что совместно с традиционно используемыми
признаками в их состав включены значения электрического сопротивления
биологически активных точек, "связанных" с заболеванием печени и
величиной скорости изменения этих сопротивлений, что при построении
соответствующих решающих правил позволяет обеспечить требуемое для практики качество классификации;
метод синтеза и система нечетких решающих правил для ранней диагностики, оценки тяжести течения болезни и прогнозирования исходов вирусного гепатита, отличающиеся использованием итерационных правил нечеткого вывода с функциями принадлежности, носители которых определяются по характеру изменения сопротивлений биологически активных точек с изменяемым шагом наблюдений, что позволяет повысить достоверность в принимаемых решениях по всем исследуемым классам состояний;
способ получения носителей функций принадлежности нечетких решающих правил для выбранного класса заболеваний, отличающийся тем, что в ходе обучения получают параметры фильтров, сглаживающих флуктуации измеряемых сопротивлений, обеспечивающих повышение устойчивости измерительной процедуры для электрических характеристик биологически активных точек;
алгоритм управления процессами принятия решений в системе поддержки принятия решений врача-инфекциониста, отличающийся возможностью работы в разнородном, нечетком и неполном признаковом пространстве, и обеспечивающий рациональное планирование лечебно-оздоровительными мероприятиями для пациентов, болеющих вирусным гепатитом;
меридианная модель взаимодействия внутренних структур организма, меняющих свои энергетические характеристики при заболевании печени с соответствующими биологически активными точками, использование которой позволяет рационализировать процессы рефлексодиагностики и рефлексотерапии при вирусном гепатите.
Практическая значимость и результаты внедрения работы. Разработанные методы, модели, решающие правила и алгоритмы составили основу построения системы поддержки принятия решений врача-инфекциониста, клинические испытания которой показали целесообразность ее использования в медицинской практике.
Применение предложенных в диссертации разработок позволяет повысить эффективность диагностики ранних стадий вирусного гепатита, проводить оценку тяжести течения болезни и прогнозировать исход заболевания, а также индивидуально подходить к стратегии ведения больного, что позволит повысить эффективность и сократить сроки лечения за счет его своевременного начала.
Основные теоретические и практические результаты работы приняты к внедрению в ОГУЗ «Областная клиническая инфекционная больница" имени Н.А. Семашко и в учебном процессе Курского государственного технического университета при подготовке специалистов по направлению «Биомедицинская инженерия».
Экономическая и социальная значимость результатов диссертационного исследования состоит в улучшении качества медицинского обслуживания населения.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждались на 4 Международной научно-технической конференции «Медико-экологические информационные технологии-2001» (Курск, 2001), 5 Международной научно-технической конференции «Медико-экологические информационные технологии -2002» (Курск, 2002), 8 Международной научно-технической конференции «Медико-экологические информационные технологии -2005» (Курск, 2005), VII конференции врачей-инфекционистов «Новые технологии в диагностике и лечении инфекционных болезней» (Н.Новгород, 2006); научно-практической конференции «Инфекционные болезни: проблемы здравоохранения и военной медицины» (С.Петербург, 2006); 9 Международной научно-технической конференции «Медико-экологические информационные технологии-2006» (Курск, 2006), 9 Международной научно-технической конференции «Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии» (Южно-Российский гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 2008); а также на научно-технических семинарах кафедры биомедицинской инженерии Курского государственного технического университета (Курск, 2001-2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, перечень которых приведен в конце автореферата. Из них 1 работа в журнале, рекомендованном ВАК РФ.
Личный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, в [1,3,4,7,8,10] автором предложены основные узлы и комплексы алгоритмических и технических средств измерения и анализа электрических характеристик биологически активных точек, в [2] и [5] соискатель приводит результаты использования методов рефлексологии в диагностике и лечении вирусных гепатитов, в [11] автор приводит результаты исследования изменения электрических характеристик биологически активных точек при протекании постоянного тока различной силы и длительности воздействия, в [12] автором предложена программно-аппаратная система измерения электрических характеристик биологически активных точек применительно к решению задачи ранней диагностики вирусного гепатита, в [13] соискатель приводит результаты применения методов рефлексологии в диагностике и прогнозировании исходов вирусных гепатитов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка, включающего 105 наименований. Объем диссертации 153 страницы машинописного текста, 52 рисунка и 17 таблиц.
Современные подходы к диагностике вирусного гепатита
При ВГ, как и всех других инфекционных болезнях, приоритетной задачей является возможно ранняя диагностика. Это важно с клинических позиций в целях своевременного начала реализации адекватной терапевтической программы. Не менее важны и эпидемиологические аспекты - ранняя изоляция больных. Все ВГ относятся к строгим антропонозам и инфицированные лица являются единственными источниками заражения. Следует отметить, что в начальном периоде гепатита, начиная с конца инкубации, активность инфекционного процесса особенно высока, что определяет наибольшую опасность заражения и, соответственно, первостепенную значимость ранней диагностики и купирование путей передачи [88, 114, 115].
При всех наиболее изученных ВГ А, В, С, D, Е нет патогномоничных клинических признаков. Поэтому диагностика основывается на так называемых опорных критериях, наиболее информативных симптомах, которые в своей совокупности позволяют установить синдром острого гепатита. На догоспитальном этапе выявление опорных критериев требует детальной оценки эпиданамнеза, клинических данных и результатов не специфических рутинных лабораторных исследований.
Эпиданамнез. При достаточной подготовленности врача, знании особенностей эпидемиологической характеристики при каждом из ВГ, целенаправленный расспрос больного приобретает первостепенное значение. Важно получить информацию в территориальных центрах санэпиднадзора, позволяющую учесть сложившиеся показатели и структуру заболеваемости ВГ в регионе. Заражение ВГ может происходить энтерально (гепатиты А, Е) и парентерально (гепатиты В, С, D). Поэтому расспрос больных проводят в разных направлениях.
Учитываются все возможные источники инфекции, группы повышенного риска заражения и разные пути передачи. Могут оказаться информативными сведения о наличии или отсутствии сезонных колебаний заболеваемости, ее возрастные особенности, этническая принадлежность заболевших, место рождения, данные географического анамнеза (проживание в неблагополучных регионах). Данные эпиданамнеза анализируют с учетом продолжительности инкубации при каждом из ВГ, потенциальной возможности хронического течения инфекционного процесса.
Клинические данные. В клинической практике больные острыми ВГ в подавляющем большинстве обращаются к врачу первично в связи с появлением желтухи. Интенсивная желтуха всегда очевидна и сразу обращает на себя внимание. Вместе с тем, распознавание начинающейся желтухи всегда требует целенаправленного осмотра больного в условиях хорошего, обязательно дневного освещения.
Первично желтуха обнаруживается на склерах, слизистой оболочке мягкого неба и уздечке языка и только потом распространяется на кожу лица, туловища, конечностей. Желтуха обычно сочетается с холурией и ахолией, а также нередко легким зудом кожи, преимущественно в ночные часы. При безжелтушных формах острых ВГ отсутствие желтухи обусловливает весьма редкую активную первичную обращаемость больных к врачу. Безжелтушные формы гепатита в основном выявляются при целенаправленных скрининговых исследованиях, проводимых в сформировавшихся эпидемических очагах.
В ранней диагностике ВГ первостепенное значение имеет тщательное клиническое исследование печени (пальпация, перкуссия). Важно не только установить наличие увеличения печени, но и оценить ее размеры, консистенцию, плотность, в значительной мере характеризующую давность процесса, чувствительность, болезненность. Определение размеров требует установления верхней и нижней границ печени.
При острых ВГ увеличение печени примерно у 1/4 больных (взрослых) сочетается с увеличением селезенки, большей частью устанавливаемым по данным перкуссии при отрицательных результатах пальпации ее нижнего полюса. В педиатрической практике гепатоспленомегалия регистрируется относительно чаще.
При объективном исследовании отмечается также обложенность языка, температурная реакция, иногда с тенденцией к относительной брадикардии, приглушение сердечных тонов, некоторое снижение артериального давления. При желтушных формах гепатита появлению желтухи большей частью предшествует потемнение мочи (холурия) и обесцвечивание (посветление) кала (ахолия).
Рутинные лабораторные исследования. В гепатологической клинике для оценки функционального состояния печени традиционно используют энзимные тесты, показатели обмена билирубина и белковые пробы. Эти показатели не специфичны и не характеризуют этиологию ВГ, вместе с тем существенны в первичной синдромной диагностике. Лабораторная база поликлиник в значительной мере позволяет использовать оценку функционального состояния печени и на догоспитальном этапе.
Энзимные тесты. Высокочувствительные индикаторы цитолиза гепатоцитов являются своего рода маркерами цитолитического синдрома, что определяет их роль в первичной диагностике острых гепатитов разной этиологии. Определение активности АЛаТ характеризуют как «безпункционную биопсию печени». Кровь для исследования забирают утром натощак в стерильную сухую центрифужную пробирку (в хилезной и гемолизированной крови могут быть искажения результатов). При ВГ более информативным является определение активности АЛаТ, степень повышения АСаТ обычно несколько меньшая. Это объясняется тем, что АЛаТ -цитоплазматический фермент, содержащийся исключительно в гиалоплазме гепатоцитов, а АСаТ включает изоэнзим, локализующийся в митохондриях. Поэтому при цитолитическом процессе, развивающемся в печени у больных ВГ, преобладает «вымывание» АЛаТ.
С другой стороны, при преобладании некробиоза клеток с вовлечением в процесс митохондрий, например, в клетках сердечной мышцы при остром инфаркте миокарда, превалирует элиминация АСаТ. Поэтому АЛаТ называют «печеночной», а АСаТ - «сердечной» аминотрансферазой. Параллельное определение двух энзимов позволяет полнее оценить происхождение гиперферментемии. Обычно рассчитывается коэффициент АСаТ/АЛаТ, в норме близкий к 1. Его снижение ( 0.7) дополнительно подтверждает «печеночный», а повышение, наоборот, «непеченочный» генез гиперферментемии. Особенно значительное снижение коэффициента рассматривают как индикатор тяжелого повреждения печени.
Ценность энзимных тестов, прежде всего контроля за АЛаТ и АСаТ, состоит в том, что они являются, по существу, наиболее ранними критериями постановки синдромного диагноза острого гепатита на догоспитальном этапе, в частности в эпидочагах. Вместе с тем задачу раздельной нозологической диагностики ВГ разной этиологии энзимные тесты не решают. Приходится учитывать, что повышение АЛаТ может иметь и невирусный генез. Так, например, при обследовании доноров нередко фиксируется обычно нерезковыраженная гиперферментэмия при полном отсутствии специфических маркеров всех известных ВГ.
Формирование пространства информативных признаков для задач ранней диагностики, оценки тяжести течения и прогнозирования исходов вирусного гепатита
При формировании признакового пространства использовался клинический опыт экспертов и данные специализированных литературных источников по данному классу заболеваний. При определении количественного состава признаков ставилась задача минимизация их количества при условии необходимости и достаточности для успешного решения поставленных задач при приемлемых технико-экономических и временных затратах.
Многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых установлено, что одними из информативных признаков, характеризующих заболевания ВГ и позволяющих устанавливать степени тяжести заболевания, является изменение таких показателей биохимического анализа крови как АЛаТ (аланинаминотрансфераза) и АСаТ (аспартатаминотрансфераза), а также изменение обмена билирубина. Вследствие непосредственного воздействия вируса, проникшего в клетку, происходит нарушение функции печени в результате цитолиза гепатоцитов, что выражается в проявлении общеинтоксикационного синдрома уже на ранних стадиях ВГ — общая слабость, тошнота, рвота, головокружение, а также отмечается изменение размеров и консистенции печени. Указанные проявления заболевания могут быть установлены путем проведения биохимического анализа крови, УЗИ печени и опроса. Установлено, что такие неблагоприятные факторы как наркомания, алкоголизм, табакокурение, несбалансированное белковое питание с дефицитом животного белка, работа с токсичными веществами, повышают риск заболевания ВГ [88, 115]. Однако, как было сказано ранее (п.2.1), существующие методы диагностики ВГ не обладают достаточ—т=гой эффективностью на ранних стадиях болезни, в связи с этим, поиск ковых информативных показателей, позволяющих повысить качество диагі зпо стики заболевания на ранних стадиях, является актуальной задачей. !ЬЧ настоящей работе в качестве дополнительно информативного признака- при решении поставленных задач использовались энергетические характегзржстики БАТ, меняющие свои энергетические характеристики при забо їгжевании печени. Это точки АР97, RP5, VB24, VB38, VB40, F2, F3, F8 и НЕ714. В качестве информативного признака характеризующего энергетичессесое состояние исследуемых БАТ было выбрано сопротивление, измеряемое :в:а. переменном токе. Проведенные исследования показали, что использование s только текущего сопротивления БАТ не позволяет достичь требуемого к ітчества синтезируемых решающих правил. В связи этим было проведено ix z? следование по анализу динамики изменения сопротивления БАТ на ранних: стадиях заболевания, в результате которого установлено, что при забол мвании ВГ динамика изменения сопротивления имеет относительно "медлш нное" увеличение или снижение относительного номинального значения Ж =Е_ ранней стадии заболевания, когда клинические проявления болезни практичк ски отсутствуют. Переход болезни в активную стадию отмечается ускоре;] 2=всем изменения сопротивления с достижением предельного значения и стабилизацией. При проведении назначенных лечебных мероприятий н: зі-5людается "плавное" изменение сопротивления БАТ в сторону его номиші: итьного значения. Таким образом, установленный факт дал предпосылку , -т;лхя проведения более детального исследования, направленного на изу —е жие поведения электрического сопротивления БАТ для различных стадий: :исследуемого заболевания. Для класса относительно здоров:& сх: людей была сформирована обучающая выборка, в которую вошли лиіща обоих полов в возрасте от 18 до 50 лет. Класс больных с исследуемым заболеванием включал пациентов областной инфекционной больницы. Перед измерением квалифицированный врач в ходе опроса обследуемого, уточнял особенности жизнедеятельности (наличие сбалансированного питания, условия труда и отдыха), текущее общее самочувствие, перенесенные болезни, наличие таких факторов как табакокурение, употребление спиртных напитков, работа с токсичными материалами. По результатам опроса принималось решение о включении лица в класс относительно здоровых людей, после чего проводилось измерение электрического сопротивления выбранных БАТ. После завершения формирования обучающей выборки рассчитывалось номинальное значение сопротивления и "коридор, нормы" каждой БАТ для класса относительно здоровых людей. Величина номинального сопротивления каждой БАТ принимается равной среднему значению по выборке. В связи с тем, что на величину сопротивления БАТ влияет большое количество некоррелированных факторов, то на основании центральной предельной теоремы теории вероятности считаем, что измеряемая величина распределена по нормальному закону. Границы "коридора нормы" БАТ принимаются равными 3G относительно величины номинального сопротивления, где G - среднеквадратическое отклонение. На рис. 2.1 представлено типовое изменение сопротивления измеряемых БАТ для класса относительно здоровых людей, где Z - величин комплексного сопротивления, ZnB и ZnH - величины верхнего и нижнего значения коридора нормы соответственно, ti12 — интервалы измерения. По согласованию с экспертами измерения проводились с интервалом 2-3 суток. Кривая 1 отражает типовую динамику изменения сопротивления БАТ при отсутствии отрицательных внешних факторов, кривая 2 отражает динамику изменения сопротивления БАТ, отмечаемую при нарушении функций печени в результате приема лекарственных средств, алкоголя или несбалансированного питания, которая выражается в незначительном кратковременном отклонении от границ коридора нормы. Обобщение полученных данных позволяет сделать вывод, что для класса относительно здоровых людей динамика сопротивления измеряемых БАТ имеет относительно "медленное" волнообразное изменение относительно его среднего значения. Прием лекарственных препаратов, алкоголя, пищи богатой жирами отражается незначительным кратковременным отклонением сопротивления от номинального значения, как в пределах коридора нормы, так и с возможным кратковременным отклонением от него.
Разработка автоматизированной программно-аппаратной системы регистрации электрического сопротивления биологически активных точек
Исходя из поставленной задачи данного исследования по разработке программно-аппаратной системы измерения электрических параметров проекционных зон человека был проведен аналитический обзор существующих технических средств в рефлексодиагностике. Был рассмотрен вопрос выбора как метода получения электрических характеристик БАТ, так и измеряемых параметров с учетом преимуществ и недостатков каждого из них.
Используемые приборы для регистрации и анализа электрических характеристик БАТ настолько широко выпускаются как за рубежом, так и в нашей стране, что их полный анализ затруднителен [79,1 И]. Кроме того, имеющиеся данные об их технических характеристиках имеют отличия между однотипными приборами, что также затрудняет проведение сравнительного анализа.
Одним из. основных факторов, который не позволяет объективно сравнить получаемые данные устройствами регистрации электрических характеристик БАТ, является невозможность провести собственный анализ измеренных данных БАТ с помощью этих приборов. Результаты измерения, как правило, предоставляются пользователю в относительные единицы,- процентных величинах, либо в абстрактных числах с широким диапазоном значений. Данные о процессе получения значения электрических характеристик БАТ, алгоритме их предварительной- обработки и анализа данных, алгоритме принятия решения по результатам обработки лишь поверхностные и недоступны для пользователя.
Так в работе [111], приводятся данные по измерению сопротивлений кожи постоянному току в зоне БАТ различными электродами: от прибора типа ПЭП-1; от прибора "Дерматометр"; жидкостными хлорсеребряными неполяризующимися электродами. Так, при установке активного электрода в зоне БАТ, а индифферентного на ладонной поверхности руки при токах измерения равными 1,5 и 10 мкА были получены следующие результаты: для электродов от прибора типа ПЭП-1 - получены колебания величин активного сопротивления БАТ - 700-1000 кОм, для электродов от прибора "Дерматометр" - 300-600 кОм, для неполяризующихся жидкостных хлорсеребряных электродов — 100-500» кОм. Приводятся данные о том, что характерный диапазон изменения сопротивления в зоне БАТ при токе 1 мкА лежит в пределах 100-700 кОм [111]. Приведенный диапазон сопротивления БАТ, регистрируемого перечисленными приборами, вызывает затруднение при их анализе и сопоставлении между собой. Кроме того, при измерении сопротивления БАТ используют токи большей величины — от десятков микроампер, до нескольких сотен. При этом применяется не только постоянный, но и переменный ток с параметрами от 1 до 25 мкА и частотой от десятков герц до сотен килогерц.
Следует отметить, что типичными параметрами большинства известных приборов для измерения сопротивления БАТ являются: величина тока в измерительной цепи от 1 до 5 мкА (чаще 1,5-2 мкА), а электроды имеют самую разнообразную геометрическую конфигурацию и изготавливаются из различных материалов: из медицинской стали, меди, серебряные в виде стержня с площадью активной части от 1 до 10 мм (чаще 2-5 мм ), из пористого смачиваемого материала. Регистрируемая величина большинства измерительных средств сопротивления БАТ отображается не в абсолютных значениях сопротивления БАТ, а в относительных единицах.
Принято считать, что БАТ является та область исследуемого участка кожи, которая резко выделяется электрическими аномалиями (резкие "провалы" сопротивления, повышенный потенциал) от окружающей поверхности кожи, при этом их расположение совпадает с данными классических акупунктурных атласов.
При поиске и измерении следует учитывать тот факт, что в зависимости от некоторых обстоятельств меняются геометрические размеры БАТ [27]. У спящего или усталого человека точка сужается в диаметре до 1 мм. При пробуждении и после отдыха ее диаметр может увеличиваться до 10 мм. При заболеваниях и эмоциональных расстройствах диаметр точек становится еще большим. Известно, что на расстоянии 2 мм от центра точки электрическое сопротивление кожи повышается в 5 раз, на расстоянии 10 мм - в 12 раз [27, 29]. Точка как бы растворяется в ближайших тканях, сливаясь с ними. Однако пониженное электрическое сопротивление само по себе является не слишком устойчивым параметром биологически активных точек. Величины сопротивления БАТ, в том числе и минимальные, постоянно меняются, выделенное на его основе число точек непостоянно и может превышать число точек, известных восточной медицине [111], что объясняется постоянной необходимостью приспосабливаться к регулярно меняющимся условиям окружающей среды и изменениям внутреннего состояния организма. Поэтому, при поиске БАТ следует руководствоваться классическими акупунктурными атласами [111].
В связи с вышесказанным было принято решение о разработке автоматизированной системы регистрации сопротивления БАТ с учетом преимуществ и недостатков известных приборов и методов измерения.
Определение необходимых объемов исследуемых выборок
Полученные во второй главе решающие правила для ранней (донозологической) диагностики ВГ были получены на основе знаний и опыта высококвалифицированных экспертов по данному классу болезней с привлечением результатов опроса, факторов риска, а также данных инструментальных и лабораторных методов исследования.
Для проверки достоверности нечетких решающих правил нами в течение двух лет наблюдались собирались данные по данному классу заболеваний на базе областной инфекционной больницы г.Курска, а также обследовались студенты Курского государственного технического и Курского государственного медицинского университетов.
Для решения вопроса о необходимых объемах исследуемых выборок, был проведен предварительный анализ получаемых данных по результатам измерения величин сопротивления БАТ. В работе исследовались выборки из людей с установленным диагнозом ВГ в течение всего периода нахождения их в больнице, а также относительно здоровые (по мнению экспертов) люди.
Так как основные результаты, полученные на этих выборках, являются оценками центра распределения признаков выборок, то объемы выборок непосредственно зависят от требуемой точности вычисления центра распределения. Будем оценивать центры распределения в виде среднего арифметического всех отсчетов:
Известно, что среднее квадратическое отклонение случайной погрешности усредененного результата убывает по сравнению со средним квадратическим отклонением самих усредняемых результатов в " п раз [74]:
Кроме того, закон распределения при и-ЗО близок к нормальному при. любом законе распределения при условии неравенства нулю контрэксцесса этого распределения; Поэтому переход от оценки х к; квантильнои оценке погрешности с заданной доверительной вероятностью Р осуществляется по формуле [74, 23]: где га - нормированная- квантиль нормального распределения для? заданной вероятности (при Р=0:95ш=1.96).
При заданной погрешности- определения центра распределения и по предварительной; оценке х , полученной1 при объеме выборки п 30; можно вычислить необходимый объем исследуемой выборки как Ct -СУ lH U Xi
Нами были получены предварительные выборки; для классов г больных BF и относительно здоровых людей с 11=35. Пусть необходимая погрешность определения центра распределения по каждому признаку используемого: признакового пространства (величина сопротивления БАТ) для больных ВГ равна 500Ом, для здоровых 1000 Ом- Тогда необходимые объемы выборок найдем при определении соответствующих средних квадратических отклонений усредняемых результатов по (4.4).
Проведенные расчеты показали, что для обеспечения заданной точности необходимый объем обучающих выборок должен быть не менее 62 для класса больных ВГ и 74- для класса относительно здоровых людей. По результату анализа гистограмм квалифицированными экспертами с учетом критерия минимума ошибок классификации, величина порога КУ установлена на уровне 0,52, относительно которой рассчитаны выбранные показатели качества.
Относительно этой величины определялись показатели чувствительности и специфичности полученных решающих правил на контрольной выборке в соответствии с таблицей 4.1 распределения результатов исследования,
В этой таблице ИП - истинно-положительный результат работы решающего правила (РП), который численно равен количеству людей с ВГ правильно классифицированных решающим правилом.
ЛП - ложно положительный результат, численно равный количеству здоровых людей, классифицированных решающим правилом как пациентов с ВГ.
ЛО — ложно отрицательный результат, численно равный количеству больных людей, классифицируемых решающим правилом как здоровые люди.
ИО - истинно отрицательный результат, численно равный количеству здоровых людей, классифицируемых решающим правилом как здоровые люди. Диагностическая чувс мнительность (ДЧ) решающего правила по отношению к классу со і определяется отношением частоты истинно положительные результаты к количеству больных, т.е.
