Введение к работе
Актуальность темы. Остеохондроз поясничного отдела позвоночника - заболевание, основным патоморфологическим субстратом которого является дегенеративно-дистрофический процесс в структурах позвоночного двигательного сегмента и особенно в наиболее нагружаемых межпозвонковых дисках, по-прежнему остается объектом многочисленных исследований. По данным английских ученых, от заболеваний, связанных с состоянием позвоночника, страдает приблизительно 2/3 населения планеты.
Выраженные клинические проявления наблюдаются в период активной трудовой деятельности, в возрасте 25-55 лет и являются одной из самых частых причин временной нетрудоспособности. Основным проявлением остеохондроза позвоночника при обострении является боль, которая в первую очередь снижает качество жизни больного.
Ежегодно в мире тратится от 30 до 70 млрд. долларов по нетрудоспособности, связанной с поясничной болью (И.А. Лазарев, Л.А. Драч, Л.Д. Ка-тюкова).
Учитывая всемирную статистику дней потери трудоспособности, становятся актуальными программы по сокращению сроков реабилитации и предупреждения выхода на инвалидность в связи с заболеванием позвоночника.
Огромные средства расходуются на медикаменты, операционный материал, оплату труда медицинского персонала. По-прежнему остается открытым вопрос в отношении показаний к оперативному методу лечения, однако предпочтение продолжает отдаваться методам консервативного лечения, и они оказываются эффективными в 90-95% случаев. Лечение пораженного болезнью позвоночника часто направлено на ликвидацию проявлений заболевания, а не на причину его возникновения. Наблюдается необоснованное увлечение методами медикаментозного лечения, которые, несмотря на большие затраты, не приносят должного эффекта.
Высокая распространенность остеохондроза поясничного отдела позвоночника, большое разнообразие клинических форм проявления болезни, а также выраженные дегенеративно-дистрофические изменения позвоночных сегментов, приводящие к различным структурно-функциональным нарушениям, лежащим в основе патогенеза клинических синдромов, свидетельствуют об актуальности изучения данной патологии.
рос национальная! библиотека i
snerSun
Вместе с тем, учитывая увеличение объема информации, поступающей в распоряжение врача, необходимость учета большого числа взаимосвязанных факторов и быстро меняющихся требований в процессе лечения, вероятностный характер возникновения и развития заболевания, повышение эффективности диагностики и качества лечения остеохондроза поясничного отдела позвоночника тесно связано с необходимостью научного обоснования и использования методов системного анализа, включая вопросы моделирования, оптимизации, совершенствования управления и принятия решений с использованием современных методов обработки информации.
Таким образом, актуальность темы диссертационного исследования определяется необходимостью разработки комплекса методов, моделей и алгоритмов диагностики, прогнозирования и выбора рациональной тактики лечения остеохондроза поясничного отдела позвоночника для интеллектуальной поддержки принятия решений врачом.
Работа выполнена в рамках НИР ГБ 2004.27 «Управление процессами диагностики и лечения на основе информационно-интеллектуальных технологий» в соответствии с основными научными направления Воронежского государственного технического университета «Биомедкибернетика и компьютеризация в медицине» и «Проблемно-ориентированные системы управления».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является разработка комплекса моделей, алгоритмических процедур и методик, позволяющих повысить эффективность диагностики и лечения остеохондроза поясничного отдела позвоночника за счет интеллектуализации принятия решений врачом на основе классификационно-прогностического моделирования.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести анализ современных методов диагностики и лечения остеохондроза поясничного отдела позвоночника и определить возможности повышения их эффективности на базе математических методов и информационных технологий;
осуществить оценку значимости факторов риска развития остеохондроза поясничного отдела позвоночника на основе методов априорного ранжирования и линейного дискриминантного анализа;
разработать модель прогнозирования развития остеохондроза поясничного отдела позвоночника на основе выделенных факторов риска с использованием классификационно-прогностического моделирования;
сформировать процедуру дифференциальной диагностики и рационализации лечения остеохондроза поясничного отдела позвоночника вследствие грыжи межпозвонкового диска и опухолевого поражения нервных корешков на основе линейного дискриминантного и последовательного статистического анализа;
провести анализ эффективности методов прогнозирования, диагностики и рационализации лечения остеохондроза поясничного отдела позвоночника в клинических условиях.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались: основные положения теории вероятностей и математической статистики, теории управления биологическими и медицинскими системами, методы математического моделирования, кластерного и дискриминантного анализа, априорного ранжирования.
Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:
метод оценки значимости факторов риска развития остеохондроза поясничного отдела позвоночника и диагностических показателей, основанный на методах априорного ранжирования и линейного дискриминантного анализа и позволяющий сформировать оптимальное множество показателей для включения в классификационно-прогностические модели;
прогностическая модель развития остеохондроза поясничного отдела позвоночника, основанная на формализованном представлении «факторов риска» в виде численных нормированных оценок и позволяющая принимать решение о назначении специализированных профилактических мероприятий;
вычислительная процедура дифференциальной диагностики остеохондроза поясничного отдела позвоночника, основанная на линейном дискрими-нантном, последовательном статистическом анализе и методе экспертных оценок, отличающаяся многоэтапностью и учетом различных форм заболеваний со сходной симптоматикой;
метод дифференциальной диагностики остеохондроза поясничного отдела позвоночника, основанный на компьютерном томографировании с двойным контрастированием, обладающий высокой диагностической точностью;
алгоритм выбора врачебной тактики при синдромах остеохондроза поясничного отдела позвоночника, отличающийся использованием результатов математического моделирования и компьютерного томографирования с двойным контрастированием.
Практическая значимость и результаты внедрения. Анализ значимости «факторов риска» развития остеохондроза поясничного отдела позвоночника подтвердил роль избыточной статической и динамической нагрузки на пояснично-крестцовый отдел позвоночника, наличия хронических заболеваний; наследственности, макро- и микротравматизации позвоночника, симптомов докорешковой стадии поясничного остеохондроза как важных факторов риска остеохондроза поясничного отдела позвоночника, а также позволил дать им сравнительную количественную оценку.
Разработанные классификационно-прогностические модели, реализованные в рамках системы информационной поддержки деятельности врача, позволяют оказать практическую помощь при назначении специализированных профилактических мероприятий для пациентов с повышенным риском развития остеохондроза поясничного отдела позвоночника и при выборе рационального лечения за счет повышения точности дифференциальной диагностики.
Использование метода рентгеновской компьютерной томографии с двойным контрастированием позволило повысить точность дифференциальной диагностики заболеваний с синдромом остеохондроза поясничного отдела позвоночника до 94,7 %.
Результаты работы апробированы и внедрены в практическую деятельность ГКБ № 9 (СМП) г. Воронежа, Воронежского областного онкологического диспансера и в учебный процесс кафедры системного анализа и управления в медицинских системах Воронежского государственного технического университета.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2003, 2004); X Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2004); Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 2005); научно-методических семинарах кафедры системного анализа и управления в медицинских системах Воронежского государственного технического университета (Воронеж, 2002-2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, перечень которых приведен в конце автореферата.
В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, соискателем рассмотрены клинические аспекты травматизации по-
звоночника, ведущие к возникновению ОПОП [1, 2, 4], проведена сравнительная оценка эффективности существующих инструментальных методов диагностики грыж межпозвонковых дисков[3, 10], осуществлена формализация и анализ значимости факторов риска возникновения и развития ОПОП [5, 9], разработаны классификационно-прогностические модели для прогнозирования развития и дифференциальной диагностики ОПОП [6-8].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 141 наименования и приложения. Основная часть работы изложена на 122 страницах, содержит 9 рисунков и 21 таблицу.
