Разработка концептуальных подходов к реабилитации больных с коронарным дефицитом на основе математического моделирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Специальность 05.13.01 - системный анализ,

управление и обработка информации

(медицинские науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора медицинских наук

РАЗРАБОТКА КОНЦЕПТУАЛЬНЫХ ПОДХОДОВ К РЕАБИЛИТАЦИИ БОЛЬНЫХ С КОРОНАРНЫМ ДЕФИЦИТОМ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

СЕРГЕЕВА Ольга Владимировна

Воронеж - 2009



Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н.Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (ГОУ ВПО ВГМА им. Н.Н. Бурденко Росздрава)

Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Кузнецов Сергей Иванович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Струк Юрий Владимирович

доктор медицинских наук, профессор Борисов Вячеслав Алексеевич доктор медицинских наук, профессор Неханко Наталья Евгеньевна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет»

Защита диссертации состоится 20 ноября 2009 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д. 208.009.03 «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н.Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» по адресу: 394000, Россия, г. Воронеж, ул. Студенческая, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО ВГМА им. Н.Н. Бурденко Росздрава

Ученый секретарь диссертационного совета В.Т. Бурлачук Автореферат разослан « » 2009 г.



ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Несмотря на значительные успехи, достигнутые за последние годы в консервативном лечении ишемической болезни сердца (ИБС), инвалидизация и смертность пациентов остается на высоком уровне (Оганов Р. Г., Масленникова Г. Я., 2002 г., Simmons M. L., 2003 г., Smith SC, Feldman TE, Hirshfeld JW, et al., 2006 г.). По прогнозу экспертов ВОЗ, к 2020 г. ожидается, что ИБС станет наиболее частой причиной потери трудоспособности и смерти людей. Уже сегодня сердечнососудистые заболевания ответственны примерно за 50 % смертей в странах Европы (Silber S, Albertsson P, Aviles FF, et al., 2005 г., Simmons M. L., 2003 г.).

По данным ГНИЦ профилактической медицины, ИБС страдают около 10 млн. граждан Российской Федерации в возрасте 40-70 лет. В России сердечно-сосудистая инвалидизация продолжает оставаться одной из самых высоких в Европе. В структуре инвалидности в Российской Федерации болезни системы кровообращения устойчиво занимают ведущее место. По данным ФГУ «ГБ МСЭ по Воронежской области» за 2008 г. в Воронежской области на долю болезней системы кровообращения приходилось 51,2 % от общего количества граждан, впервые признанных инвалидами; 20,7 % первичной инвалидности приходится на ИБС. Прогредиентное течение, генерализованность поражения сосудистого русла, частота сочетанных нарушений делают ИБС одной из наиболее сложных нозологий для реабилитации. Для решения проблем, касающихся реабилитации больных с коронарным дефицитом, ведется непрерывным работа (Аронов Д. М., 2000 г., Оганов Р. Г. с соавт., 2003 г., Карпов Ю. А., Сорокин Е. В., 2003 г., Лупанов В. П., 2003 г.). Помимо улучшения прогноза ИБС в современном мире большое значение придается улучшению качества жизни больных (Моисеев В.С. с соавт., 2000 г.). В настоящее время оценка качества жизни наряду с другими показателями широко используется для оценки эффективности реабилитации (Чуршин, А.Д., 2008 г., Антонова С.В., 2005 г.).

Достигнуть максимальных результатов от проводимых реабилитационных мероприятий можно только при адекватном системном лечении (в сочетании с другими видами реабилитации), которое должно подбираться сугубо индивидуально, с учетом особенностей состояния каждого реабилитируемого. Однако сложность анализа значительно возросшего количества информации о больном, получаемой при использовании постоянно внедряемых в практику новых видов обследования, может приводить к выбору неверной тактики реабилитации.

Поскольку даже редкие ошибки в выборе реабилитационной тактики для отдельного больного могут приводить к фатальным последствиям, оптимальной является такая организация работы врача по установлению точных диагнозов и подбору тактики реабилитации, которая будет сочетать быстроту исполнения с обязательным сохранением качества и эффективности. В настоящее время в медицине широко используются информационные технологии для избавления врача от рутинной деятельности (Боева О.И., 2008 г., Мальгина М.П., 2008 г.). Математическое моделирование широко применяется для диагностики клинических форм болезней (Искакова Б.К., 2007 г.) в прогнозировании течения заболеваний (Мальгина М.П. с соавт., 2008 г.), а также для создания функциональных моделей состояний организма (Баевский Р.М., Черникова А.Г., 2002 г.).

Имеется опыт по применению математического моделирования для диагностики клинических форм коронарной болезни сердца (при проведении дифференциального диагноза между ишемической стадией инфаркта миокарда и внезапной коронарной смертью, при выявлении предикторов развития острого коронарного синдрома), прогнозирования выхода на инвалидность (Искакова Б.К., 2007 г.). Создана клинико-генетическая математическая модель оценки прогноза после перенесённого острого коронарного синдрома как основа осуществления индивидуально ориентированной профилактики и лечения ИБС на постстационарном этапе (Боева О.И., 2008 г.). Однако до сих пор остается нерешенным вопрос о применении математического моделирования для диагностики видов и прогнозирования степени тяжести патологических синдромов, наблюдающихся у больных ИБС.

Таким образом, актуальность темы исследования заключается в необходимости формирования комплексного подхода к процессу диагностики состояний пациентов и формирования индивидуальных программ реабилитации больных с коронарным дефицитом, в повышении эффективности управления процессом реабилитации.

Работа выполнена в соответствии с программой по снижению заболеваемости и смертности от сосудистых заболеваний Национального приоритетного проекта «Здоровье» и одним из основных научных направлений Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н.Бурденко «Биокибернетика, компьютеризация в медицине».

Цель исследования. Целью диссертационного исследования является создание единой концепции управления процессом реабилитации больных с коронарным атеросклерозом на основе моделирования и прогнозирования.

Задачи исследования:

проанализировать существующие подходы к реабилитации и критерии оценки качества жизни у больных с коронарным атеросклерозом;

сформировать оптимальное признаковое пространство, объективно описывающее состояние больных с дефицитом коронарного кровообращения, в том числе после прямой и непрямой реваскуляризации миокарда;

определить прогностическую ценность интегрального показателя тяжести течения заболевания у больных с коронарным атеросклерозом для достоверной оценки тяжести заболевания и прогнозирования вероятности возникновения осложнений;

разработать математическую модель течения ИБС для больных, позволяющую выделять и целенаправленно воздействовать на преобладающий патологический синдром;

предложить алгоритмы дифференцированной реабилитации для пациентов с ИБС, находящихся на консервативной медикаментозной терапии

создать алгоритмы комплексных реабилитационных мероприятий для больных после баллонной ангиопластики и стентирования;

произвести алгоритмизацию комплексных реабилитационных мер для пациентов с ИБС, подвергавшихся аортокоронарному шунтированию;

сформулировать схемы медикаментозной и функциональной реабилитации больных с коронарным атеросклерозом после курса ударно-волновой терапии;

оценить эффективность влияния управления дифференцированной реабилитацией на течение болезни и клинический прогноз больных с коронарным атеросклерозом;

проанализировать влияние дифференцированной реабилитации на качество жизни больных с коронарным атеросклерозом.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе используются основные положения теории управления медицинскими системами, математической статистики, методы математического и компьютерного моделирования, оптимизации, минимизации признакового пространства, экспертного оценивания, кластерного анализа.

Новизна исследования: впервые в системе реабилитации больных с коронарным атеросклерозом:

разработана концепция реабилитации больных с ИБС, обеспечивающая взаимосвязь показателей состояния здоровья пациентов с дифференцированной схемой реабилитации на основе методов математического моделирования;

предложена многоуровневая система управления процессом реабилитации больных, отличающаяся выбором тактики реабилитации в зависимости от результатов программно-ситуационного моделирования состояния пациента;

разработаны принципы прогнозирования течения ИБС в зависимости от преобладающих патологических тенденций, позволяющие формализовать процедуры диагностики и прогнозирования в автоматизированных медицинских системах;

предложены схемы дифференцированной комплексной реабилитации больных с коронарным атеросклерозом, обеспечивающие улучшение прогноза и уменьшение вероятности осложнений заболевания, позитивно влияющие на качество жизни больных ИБС.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработанная система реабилитации больных с коронарным дефицитом с использованием математического моделирования позволяет оптимизировать процесс восстановительного лечения, улучшить качество жизни и клинический прогноз, уменьшить вероятность осложнений заболевания, снизить количество и степень стойкой утраты трудоспособности.

Интегральный показатель тяжести течения заболевания даёт возможность оценить вероятность неблагоприятного исхода и обеспечить своевременную превентивную терапию.

В рамках программы по снижению заболеваемости и смертности от сосудистых заболеваний Национального приоритетного проекта «Здоровье» достигнут медико-социальный и экономический эффект от применения предлагаемых методов, обусловленный уменьшением количества госпитализаций и числа дней пребывания на стационарной койке, экономией лекарственных препаратов.

Результаты проведённых исследований апробированы и внедрены в деятельность ФГУ «ГБ МСЭ по Воронежской области», ГУЗ «Воронежская областная клиническая больница № 1» и используются в учебно-методическом процессе кафедры факультетской терапии ГОУ ВПО ВГМА им. Н.Н.Бурденко Росздрава.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научно-практической конференции «Координация и преемственность в медицинской, социальной и профессиональной реабилитации инвалидов» (г. Воронеж, 2000 г.), III съезде ревматологов России (г. Рязань, 2001 г.), 4-м Российском научном форуме: «Традиции Российской кардиологии и современные технологии в кардиологии XXI века» (г. Москва, 2002 г.), Заочной научно-практической конференции «Проблемы медицинской реабилитации инвалидов» (Воронеж, 2002 г.), Межрегиональой научно-практической конференции «Проблемы охраны здоровья и медицинской помощи населению» (г. Липецк, 2002 г.), Второй Всероссийской конференции «Профилактическая кардиология» (г. Саратов, 2002 г.), научно-практической конференции, посвящённой 80-летию санитарно-эпидемиологической службы России (г. Воронеж, 2002 г.), научно-практической конференции с международным участием «Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция» (г. Москва, 2002 г.); общероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы медико-социальной экспертизы» (г. Москва, 2006 г.); научно-практической конференции «Проблемы интеграции инвалидов в общество» (г. Воронеж, 2008 г.); XIV международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации (г. Тель-Авив, Израиль, 2009 г.); XIV Российском национальном конгрессе «Человек и его здоровье» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.), а также на научно-практических семинарах кафедры общественного здоровья, экономики и управления в здравоохранении ИПМО ВГМА им. Н.Н. Бурденко (2006-2008 гг.); на научно-практических конференциях ФГУ «ГБ МСЭ по Воронежской области» (2002-2009 г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 28 печатных работ, в том числе 13 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и 1 монография.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателю принадлежит: в работах [2, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 15] - разработка базовой реабилитации и дифференцированных видов реабилитации в зависимости от основного патологического синдрома; в статьях [3, 7] - обработка статистического материала по наличию инвалидности у больных ИБС; в статье [4] - изучение подходов к исследованию качества жизни кардиологических больных, в том числе и по методике SF-36; в работах [6, 14] - разработка индивидуальной программы реабилитации; в работе [13] - оценка качества жизни и осуществление динамического контроля в процессе реабилитации больных ИБС после аортокоронарного шунтирования; в статье [16] - исследование проблем, возникающих при реабилитации больных и возможности оценки качества жизни в процессе реабилитации, обзор литературных источников; в работах [17, 21] - анализ качества жизни больных ИБС после проведения биорезонансной терапии; в статьях [18, 19, 24] - анализ современных подходов к диагностике стенокардии с точки зрения применения современных технологий; в статье [20] - анализ материала по влиянию лазеротерапии на состояние больных ИБС; в работе [22] - анализ существующих проблем, возникающих при осуществлении реабилитации в Воронежской области; в работе [23] - анализ возможностей по организации школы пациента в стационарах Воронежской области; в статьях [27, 28] - обработка результатов оценки эффективности реабилитации; в статьях [25, 26] - разработка индивидуального подхода к процессу реабилитации.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав с выводами и заключениями на 278 с., списка литературы (594 наименования) на 55 с., 3 приложений на 23 с., содержит 66 рисунков, 118 таблиц.

реабилитация коронарный атеросклероз заболевание

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены цель и задачи работы, объект и предмет исследования. Сформулированы научные результаты, выносимые на защиту, определена их научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации и клиническом внедрении результатов исследования.

В первой главе рассматриваются особенности протекания ИБС и применяющиеся в настоящее время виды и способы реабилитации больных с коронарным дефицитом, имеющие принципиальное значение при проведении реабилитации больных на основе дифференцированного подхода к восстановительной терапии.

Проанализированы литературные данные об использовании нитропререпаратов - лекарственных средств с наибольшим стажем применения в кардиологии, до сих пор являющихся одними из наиболее распространенных антиангинальных средств, об их механизмах действия, влиянии на смертность, качество жизни больных ИБС.

Рассмотрены современные теоретические данные о течении атеросклеротического процесса, о влиянии на его механизмы лекарственных препаратов, нормализующих липидный спектр, включая прямое антиатеросклеротическое действие препаратов и нелипидные плеотропные эффекты, оказывающие положительное влияние на течение атеросклероза у человека.

Изучены теории влияния на течение ИБС препаратов, изменяющих реологические свойства крови, оценена эффективность применения и экономическая составляющая проблемы использования антитромбоцитарных средств в практике лечения различных форм и осложнений ИБС.

Изучены научные подходы к влиянию хронической сердечной недостаточности на прогноз больных ИБС, а также способы медикаментозного воздействия на механизмы сердечной недостаточности с целью снижения смертности и улучшения качества жизни больных.

Исследованы возможности применения в-блокаторов в реабилитации больных с коронарным дефицитом, влияние препаратов данной группы на риск и частоту сердечно-сосудистых осложнений, качество жизни больных ИБС, способы устранения или минимизации побочных эффектов от применения препаратов данной группы.

Проанализированы подходы к лечению ИБС с помощью антагонистов кальция, сочетанному их применению с лекарственными средствами из других групп, оценено влияние антагонистов кальция на выживаемость больных и качество их жизни.

Рассмотрены подходы к использованию корректоров метаболизма с целью нормализации энергетического обмена в кардиомиоцитах, эффективность применения метаболических препаратов в виде монотерапии и в комбинации с другими лекарственными средствами.

Оценены результаты исследований эффективности хирургического лечения коронарной недостаточности, возможности аортокоронарного шунтирования, рассмотрены послеоперационные особенности атеросклеротического процесса в шунтах и коронарных артериях, возможности снижения риска осложнений послеоперационного течения ИБС.

Исследовано влияние на качество жизни и прогноз чрезкожных коронарных вмешательств, возможности применения данной манипуляции при различных видах поражения коронарных артерий.

Проанализированы имеющиеся в современной литературе данные об эффективности применения в кардиологической практике ударно-волновой терапии, механизмы действия ударной волны на миокард, провоцирующие развитие неоангиогенеза в сердечной мышце.

Рассмотрены данные о мультифакторном влиянии некоторых немедикаментозных методов воздействия на механизмы ИБС, в частности, лазеротерапии, физической и психической реабилитации, биорезонансной терапии.

Исследованы проблемы оценки качества жизни и возможности её объективизации у кардиологических больных.

Изучены эффективность и целесообразность моделирования патологических процессов на базе современной компьютерной техники с целью оперативного получения объективной информации для своевременного проведения и коррекции реабилитационных программ с учётом прогноза и специфики возможных осложнений.

Показано, что проводимые ранее исследования определяют необходимость создания единой концепции реабилитации больных ИБС с применением математического моделирования.

Во второй главе рассматриваются основные математические концепции, ставшие основой разрабатываемой методики и легшие в основу моделирования состояния больных ИБС в процессе (и после) проведения различных способов реабилитации. Описываются процедуры информационной фильтрации, нормировки, минимизации признакового пространства на основе экспертного оценивания и классификации состояний больных с использованием методов кластерного анализа.

После построения предложенной модели прогнозирования течения заболевания появляется возможность идентификации состояния больного. На первом этапе снимается необходимый набор показателей, соответствующий решаемой задаче:

где - значение i-го параметра для больного Х.

Затем решается вопрос о принадлежности вновь поступившего объекта одной из существующих моделей mj по правилу:

где rxj - степень сходства объекта X с моделью j; r0 - минимально допустимая степень сходства (если rkj r0, то данный объект не принадлежит ни одной из моделей).

Для расчета rkj используется выражение:

где dxj - близость, рассчитанная по одной из формул (метрики), между объектом Х и эталоном параметров модели j.

После подтверждения выбранной альтернативы (поставленного диагноза) набор показателей Х и соответствующая им альтернатива включаются в множество для обучения системы. Производится корректировка моделей за счет обновления параметров с учетом показателей поступившего объекта.

Статистическая обработка результатов проводилась с использованием общепринятых методов вариационной статистики с вычислением средней арифметической величины (Х), стандартной ошибки (м). Достоверность различий показателей определялась по t - критерию Стьюдента при значениях при p<0,05 и ниже.

Также в данной главе даются характеристики основной и контрольной групп и описания этапов исследования.

Вначале в данное исследование было включено 684 человека. Однако восемь человек выбыло из исследования (два человека в связи с развитием у них острого нарушения мозгового кровообращения; один человек из-за тяжелой черепно-мозговой травмы, произошедшей при дорожно-транспортном происшествии; два человека из-за развития у них онкопатологии; два человека - после возникновения острого инфаркта миокарда; один человек - из-за переезда в другой регион РФ).

Таким образом, окончательно в исследование было включено 676 человек (479 мужчин и 197 женщин) в возрасте от 45 до 65 лет, с верифицированной ИБС, со стажем заболевания от двух до одиннадцати лет, состоящие на диспансерном учете и осуществляющие реабилитацию в лечебно-профилактических учреждениях по месту жительства. Формирование контрольной и основной групп осуществлялось с 2001 г., длительность исследования - 9 лет.

Диагностика ИБС проводилась с применением общепринятых критериев: клинический статус, лабораторно-биохимические показатели, инструментальные методы - УЗИ сердца и магистральных сосудов, ВЭМ проба, ЭКГ-Холтеровское мониторирование, коронароангиография (по показаниям).

Критерии исключения из исследования:

интактные коронарные сосуды, выявленные при коронароангиографии;

выраженные рубцовые изменения миокарда;

аневризма левого желудочка, аорты; выраженное нарушение ритма; хроническая сердечная недостаточность II б и выше;

тяжелая сопутствующая патология (дыхательная недостаточность II степени и выше, перенесенное острое нарушение мозгового кровообращения, атеросклероз артерий нижних конечностей, сахарный диабет любого типа средней тяжести и тяжелый, онкозаболевания, заболевания крови и т.д.);

алкогольная, лекарственная и наркотическая зависимость.

Все больные были разделены на две равнозначные группы: основную (n=340) и контрольную (n=336). При создании математической модели реабилитации больных ИБС, контрольная группа использовалась как обучающая выборка для создания самообучающейся модели.

В контрольную группу вошло 336 больных ИБС на фоне нормальных и умеренно повышенных цифр артериального давления (гипертоническая болезнь I-II степени).

Сравнение клинического статуса опытной и контрольной групп показало почти полную их идентичность, взаимная корреляция между группами по жалобам больных, совпадению степени выраженности патофункциональных нарушений и стандартам лечения была высокой и достоверной.

В исследовании осуществлено изучение возрастной структуры пациентов, произведено распределение их по возрастному признаку на три возрастные группы - более 10 лет до наступления пенсионного возраста для женщин и более 15 лет до наступления пенсионного возраста для мужчин, менее 10 лет для женщин 15 лет для мужчин до наступления пенсионного возраста для мужчин и граждан пенсионного возраста.

Таким образом, осуществлено следующее распределение пациентов по возрастным группам:

первый возраст - мужчины и женщины до 45 лет;

второй возраст - мужчины 45-59 лет и женщины 45-54 лет;

третий возраст - мужчины старше 60 лет и женщины старше 55 лет.

Среди сопутствующих заболеваний преобладали артериальная гипертензия (36,6 % в контрольной группе и 36,8 % в основной) ожирение I-II степени (20,5 % в контрольной группе и 21,2 % в основной) и хроническая обструктивная болезнь лёгких с дыхательной недостаточностью 0-1 степени (6,8 % в контрольной группе и 7,1 % в основной). Несколько реже встречались сахарный диабет, легкое течение (6,5 % в контрольной группе и 6,2 % в основной) хронический гастрит (4,5 % в основной группе и 4,4 % в основной), хронический некалькулёзный холецистит (2,4 % в контрольной группе и 2,6 % в основной) и дискенезия желчевыводящих путей (1,8 % в контрольной группе и 1,5 % в основной).

В результате анализа клинической картины и данных велоэргометрии и Холтер-мониторирования, у больных выводился ассоциированный показатель функционального класса стенокардии (табл.1).

Таблица 1 - Ассоциированный показатель ФК стенокардии в контрольной и основной группах

Ассоциированный показатель ФК стенокардии	Количество человек	Удельный вес (%)
	Контрольная группа	Основная Группа	Контрольная группа	Основная группа
ФК 1	5	6	1,5	1,8
ФК 2	287	289	85,4	85,0
ФК 3	44	45	13,1	13,2
ФК 4	0	0	0,0	0,0
Всего человек	336	340	100	100

Средний ФК в контрольной группе больных с коронарным дефицитом составил 2,11, в контрольной 2,12.

В момент взятия на реабилитацию у больных основной и контрольной групп регистрировались наиболее значимые признаки ИБС, после чего вычислялись средние значения наиболее значимых признаков (табл. 2).

Таблица 2 - Средние значения регистрируемых показателей в момент взятия на реабилитацию

№	Наименование показателей	Среднее значение в контрольной группе (n1=336)	Среднее значение в основной группе (n=340)
1	Велоэргометрия (ФК)	1,98	1,99
2	Холтеровское мониторирование (ФК)	2,26	2,30
3	Фракция выброса, %	56	55
4	Толщина стенки левого желудочка, см	1,02	1,04
5	Протромбиновый индекс, %	98	99
6	Триглицериды крови, моль/л	2,82	2,96
7	Общий холестерин	6,2	6,4
8	Коэффициент атерогенности	4,21	4,21

Качество жизни пациентов основной группы в начале и в конце реабилитационного периода исследовалось с помощью опросника SF-36.

Данные пациентов основной группы вносились в исходную обучающую выборку с повторением классификации. В настоящей работе был использован детерминированный подход, при котором объект относился к одному из имеющихся классов с вероятностью р=1 или производился отказ от классификации. Для пациентов каждой из сформированных таким образом групп на фоне базовой терапии дополнительно рекомендовались специфические виды реабилитации.

Базовая терапия, проводившаяся в основной и контрольной группе, включала в себя приём следующих препаратов: Тромбо Асс по 100 мг 1 раз в день, Метопролол (Беталок ZOK) по 50 мг 2 раза в день, Триметазидин (Предуктал МВ) по 35 мг 2 раза в день. При необходимости больные принимали нитраты короткого и пролонгированного действия для купирования болевого синдрома. Больным также рекомендовалась диета с пониженным содержанием холестерина, насыщенных жиров и жирных кислот и с повышенным содержанием полиненасыщенных жирных кислот, жиров растительного происхождения, растительной клетчатки. Физическая и психологическая реабилитация проводилась согласно рекомендациям по реабилитации кардиологических больных (под ред. К.В. Лядова, В.Н. Преображенского, 2005 г.) и руководствам по медицинской реабилитации больных ИБС, перенёсших операцию аортокоронарного шунтирования (ред. А.Л. Раков, 2001 г.).

В третьей главе разработана модель реабилитации больного ИБС. В ней представлены разработка программного инструмента, минимизация признакового пространства, анализ входных данных и формирование модели прогнозов осложнений.

Разработанный программный продукт представляет собой комплекс взаимосвязанных программных модулей, обеспечивающих решение задачи управления реабилитацией больных с наличием коронарного атеросклероза. Общая структура комплекса и взаимодействие его отдельных компонент приведены на рис. 1.



Рис. 1. Структурная схема программы «Дифференцированная реабилитация больных с коронарным атеросклерозом»

Связующим звеном является интерфейсный модуль, обеспечивающий выбор режима работы и управляющий работой всех подсистем. База данных состоит из подсистемы индивидуальных программ реабилитации и подсистемы типовых схем реабилитации.

Подсистема «Индивидуальные программы реабилитации» включает в себя информацию о пациентах и программные средства ввода, редактирования, поиска и сортировки. Для каждого пациента хранится следующая информация: порядковый номер, фамилия, имя, отчество, дата рождения, пол, перенесенные заболевания, установленный диагноз (индекс группы особенностей заболевания, к которой был отнесен пациент), сопутствующие заболевания, противопоказанные лечебные воздействия, дата начала и окончания реабилитации, индекс назначаемой схемы реабилитации, значения измеряемых при поступлении и в процессе реабилитации показателей. Возможен поиск и сортировка по фамилии, дате рождения, полу, перенесенным и сопутствующим заболеваниям, установленному диагнозу и назначенной схеме реабилитации.

Ввод информации о пациенте необходим для поиска его индивидуальной программы реабилитации или ее создания при отрицательном результате поиска.

Программный продукт выполняет следующие функции: автоматизация выбора оптимального перечня признаков, адекватно описывающих состояние пациента; дифференцированный подход к диагностике взятых на реабилитацию больных с разработкой индивидуальных лечебно-реабилитационных мероприятий; прогнозирование течения заболевания.

Работа программы проходит в 4 этапа: формирование обучающей выборки, фильтрация информации, оптимизация признакового пространства, классификация, выбор рациональных реабилитационных мероприятий.

Для выбора показателей, адекватно описывающих состояние пациента, применен математический аппарат экспертного оценивания. Наиболее значимые показатели должны адекватно описывать все основные группы возможных патологических тенденций у больных с коронарным дефицитом (снижение фракции выброса; дислипидемия; вегетативный дисбаланс; сочетанное нарушение липидного обмена и свёртывающей системы крови).

В результате проведенной работы каждому из имеющихся 56 показателей был присвоен соответствующий коэффициент значимости. Исходя из рассчитанного порогового значения g = 0,009, были выбраны показатели с наиболее существенными характеристиками (табл. 3).

Таблица 3 - Наиболее значимые показатели, исследуемые при ИБС

№ п\п	№	Показатель	Единицы измерения	Границы нормы	Патологическая тенденция	Коэффициент значимости
1	26	Велоэргометрия	-	отсутствие признаков ишемии	наличие признаков ишемии	0,0092
2	25	Холтермонитор	-	отсутствие признаков ишемии	наличие признаков ишемии	0,0095
3	35	Фракция выброса	%	50-70	Снижение	0,0094
4	36	Толщина стенки левого желудочка	мм	до 0,9	увеличение	0,0094
5	42	Триглицериды	ммоль/л	0,11-2,15	увеличение	0,0091
6	43	Общий холестерин	ммоль/л	3,6-5,2	увеличение	0,0093
7	54	Протромбиновый индекс	ммоль/л	80-100	увеличение	0,0096
8	55	Коэффициент атерогенности	-	0-4	увеличение	0,0095

По мнению экспертов, принимавших участие в ранжировании, выбранные классификационные признаки наиболее полно отражают картину заболевания пациента и позволяют с достаточной долей уверенности поставить эмпирический диагноз соответствующему больному.

Анализ имеющейся статистической выборки проводится с помощью разработанного программного комплекса. Для выяснения соответствия кластеризации, выполненной на основе полученной обучающей выборки, эталонной экспертной классификации необходимо провести сравнительную оценку результатов классификаций, основанных на обучающих выборках, построенных в соответствии с полным перечнем классификационных показателей и выбранных случайным образом.

На основании имеющихся ретроспективных данных врачами была определена эталонная классификация объектов, основанная на полном перечне исследуемых показателей.

Классификация осуществлялась в четыре этапа: классификация пациентов, находящихся на консервативной медикаментозной терапии; классификация больных, перенесших баллонную ангиопластику со стентированием; классификация больных, подвергавшихся операции по аортокоронарному шунтированию; классификация пациентов, прошедших хотя бы один курс ударно-волновой терапии с целью неинвазивной реваскуляризации миокарда.

В результате классификации на основе полного перечня признаков, представленного 56 показателями, произошло разбиение имеющейся выборки на 16 кластеров. Порог классификации, дающий наиболее полное соответствие полученной и эталонной классификаций, составил R0 = 0,6122. Степень соответствия полученной и эталонной классификации позволяет применять сформированную обучающую выборку для автоматизированной диагностики пациентов, но количество используемых признаков слишком велико для оперативной диагностики.

Классификация на основе минимизированного перечня признаков, представленного 8 наиболее значимыми показателями, привела к образованию 16 кластеров.

Порог классификации, при котором наблюдалось наибольшее соответствие эталону, составил R0=0,3061. Классификация на основе минимизированного признакового пространства позволила синтезировать обучающую выборку с достаточно высоким процентом соответствия эталону и достоверностью описания состояния пациента.

Анализ гистограмм распределения объектов в кластерах говорит о близости распределения признаков по кластерам к нормальному, следовательно, можно говорить о репрезентативности используемых статистических данных и корректности используемого метода классификации. В качестве примера распределения объектов в кластерах можно привести гистограммы распределения для первых четырех кластеров (для лиц с различными нарушениями, находящихся на консервативной медикаментозной терапии).

Данные гистограммы представлены на рис. 2-5.

Рис. 2 Гистограмма распределения объектов в первом кластере (кластер «Показания к консервативной терапии и снижение фракции выброса»)

Рис. 3 Гистограмма распределения объектов во втором кластере (кластер «Показания к консервативной терапии и дислипидемия»)

Рис. 4 Гистограмма распределения объектов в третьем кластере (кластер «Показания к консервативной терапии и вегетативный дисбаланс»)



Рис. 5 Гистограмма распределения объектов в четвёртом кластере (кластер «Показания к консервативной терапии и дислипидемия + повышенная вязкость крови»)

При комбинации у пациента различных классов состояний правомерна попытка проведения классификации на базе комбинированного признакового пространства, что позволяет определить наличие нескольких видов нарушений, и разработать адекватную программу реабилитации больного.

После диагностики вида осложнения основного заболевания возникает задача оценки тяжести течения заболевания, так как от данной характеристики напрямую зависит выбор лечебных воздействий. Кроме того, с учетом тяжести состояния формируется прогнозирование дальнейшего течения заболевания. Для формирования интегрального показателя тяжести течения ИБС при различных тактиках реабилитации были выбраны наиболее существенные показатели (табл. 4).

Таблица 4 - Перечень наиболее существенных показателей

№	Показатель
X1	Велоэргометрия
X2	Холтер-монитор
X3	Фракция выброса
X4	Толщина стенки левого желудочка
X5	Триглецериды
X6	Общий холестерин
X7	Протромбиновый индекс
X8	Коэффициент атерогенности



Интегральный показатель тяжести течения заболевания определялся на основе следующей свертки:

,

где wi - вес (значимость) i-го фактора,

Xiн - нормированное значение i-го фактора.

Для нормировки использовалось следующее выражение:

,

где Ximax - максимальное значение показателя Xi;

Ximin - минимальное значение показателя Xi.

Поскольку каждый из показателей в зависимости от вида течения заболевания имеет свой вес, интегральный показатель тяжести течения заболевания необходимо рассчитывать для каждого вида течения ИБС. Для оценки значимости каждой составляющей был применен метод априорного ранжирования, позволяющий объективно оценить субъективное мнение врачей (экспертов), производящих оценку значимости отдельных показателей при каждом виде течения ИБС.

По совокупности мнений отдельных экспертов составлялись матрицы ранжирования значимости показателей для каждого из шестнадцати кластеров. Резюмируя результаты ранжирования значимости отдельных показателей в различных кластерах можно сделать заключение о том, что присвоение ранговой значимости происходит скорее не по виду реабилитации, которому подвергались больные (консервативная терапия, баллонная ангиопластика со стентированием, аортокоронарное шунтирование, либо ударно-волновая терапия), а по виду развивающихся у пациентов нарушений (снижение фракции выброса, дислипидемия, вегетативный дисбаланс, дислипидемия + повышенная вязкость крови).

Так, например, в первом, пятом, девятом и тринадцатом кластерах (сформированных из пациентов со снижением фракции выброса) самым высоким рангом оделялся показатель Х3, отражающий фракцию выброса. Такую же закономерность можно проследить и в других группировках кластеров (№№ 2, 6, 10, 14; №№ 3, 7, 11 и 15; №№ 4, 8, 12, 16).

При анализе всех матриц ранжирования видно, что одним и тем же экспертом некоторым различным факторам часто присваивался одинаковый ранг. Вследствие вышесказанного, матрицу ранжирования необходимо было привести к нормальному виду таким образом, чтобы сумма рангов в каждом столбце равнялась К(К+1)/2, где К - число показателей (в нашем случае К=8). При К=8 сумма рангов в каждом столбце равняется 36. При обсчете приведенных матриц ранжирования были получены относительные веса для каждого из восьми исследуемых показателей в 16 кластерах (табл. 5).

Таблица 5 - Веса показателей для различных кластеров

Кластеры	Показатель
	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	Х6	Х7	Х8
1	0,8714	0,8651	0,9528	0,9282	0,8484	0,8421	0,8476	0,8444
2	0,8291	0,8225	0,8337	0,8084	0,9238	0,9702	0,8856	0,9267
3	0,9608	0,9608	0,8936	0,8576	0,8579	0,8417	0,8177	0,8099
4	0,786	0,7857	0,7809	0,8044	0,9572	0,9667	0,9618	0,9573
5	0,9038	0,9078	0,9721	0,9523	0,8201	0,816	0,8118	0,816
6	0,8132	0,809	0,8048	0,8172	0,951	0,9675	0,8701	0,9673
7	0,9698	0,967	0,8772	0,8466	0,8399	0,8399	0,8367	0,8229
8	0,7884	0,784	0,7889	0,7929	0,9604	0,9602	0,9649	0,9604
9	0,8476	0,8677	0,9771	0,9607	0,8374	0,8344	0,834	0,841
10	0,8198	0,8008	0,8161	0,8129	0,9612	0,9727	0,8519	0,9648
11	0,9673	0,9711	0,8844	0,8628	0,8228	0,8313	0,83	0,8304
12	0,7806	0,7896	0,7893	0,7896	0,9694	0,9517	0,9693	0,9605
13	0,8935	0,8704	0,9769	0,957	0,8332	0,8298	0,8194	0,8198
14	0,7943	0,8024	0,8095	0,8026	0,9711	0,9675	0,8815	0,9711
15	0,9672	0,977	0,8644	0,8477	0,8344	0,8375	0,8376	0,8342
16	0,7815	0,7779	0,7908	0,799	0,9702	0,9574	0,9702	0,9532

Значения интегрального показателя тяжести течения заболевания определялись дважды: на момент взятия на реабилитацию и по окончании реабилитационного курса. Величина интегрального показателя тяжести течения заболевания лежит в пределах от 0 (минимальная степень тяжести) до 1 (максимальная степень тяжести).

В четвёртой главе рассматриваются аспекты практического применения созданной инвариантной модели для дифференциальной реабилитации больных с коронарным дефицитом. Исходные показатели новых пациентов включались в исходную выборку, в результате автоматического анализа, предполагающего расчет порогового расстояния, пациенты относились к одному из кластеров. По результатам исследования общая группа из 340 пациентов была разделена на 16 подгрупп. В целях оценки эффективности практического применения созданной модели, указанные группы больных с коронарным дефицитом сравнивались с пациентами обучающей выборки (контрольной группы), рандомизированными по полу, возрасту, тяжести состояния и наличию сопутствующих осложнений. Все нижеприведенные различия между основными и контрольными подгруппами достоверны (р<0,05).

В первой группе (с показаниями к консервативной терапии и преобладанием снижения фракции выброса) в контрольной подгруппе проводилась только базовая терапия; в основной помимо базовой терапии больным назначался ингибитор ангиотензин-превращающего фермента престариум (периндоприл) по 4 мг однократно утром. В основной подгруппе в результате назначения дополнительной меры реабилитации удалось скорректировать нарушение (пониженную фракцию выброса) у 26 человек (92,9 %), тогда как в контрольной группе, в которой пациенты получали только базовую терапию, - у 15 человек (71,4 %).

Во второй группе (с показаниями к консервативной терапии и преобладанием дислипидемии) больные контрольной подгруппы получали только базовую терапию, пациентам основной подгруппы назначался Мевакор (ловастатин) по 20 мг 1 раз/сут. во время ужина. В основной подгруппе к моменту окончания исследования произошла нормализация липидного спектра у 30 больных (96,8 %), в контрольной - у 9 человек (42,9%).

В третьей группе (с показаниями к консервативной терапии и вегетативным дисбалансом) в основной подгруппе больным проводилась биорезонансная терапия с использованием аппарата биорезонансной терапии по 7 сеансов с частотой 2 раза в неделю. Кроме того, больным основной подгруппы проводилась замена не рекомендованного Метопролола на Дилтиазем (по 60 мг 2 раза в день). Пациенты контрольной подгруппы получали только базовую терапию. В основной подгруппе удалось скорректировать нарушение - вегетативный дисбаланс - у 16 человек (88,9 %), а в контрольной - только у 12 человек (57,1 %).

В четвертой группе (с показаниями к консервативной терапии и сочетанным нарушением липидного обмена и свёртывающей системы крови) помимо базовой терапии, проводившейся больным и контрольной, и основной подгрупп, пациенты основной подгруппы получали лазерную терапию гелий-неоновым лазером с воздействием на кардиальные зоны Захарьина-Геда (средняя треть грудины, верхушка сердца, левая подлопаточная область) в течение 1-2 минут на каждую зону, всего 6 сеансов. Кроме того, больные основной подгруппы дополнительно принимали Клопидогрель в дозировке 75 мг в сутки. Среди больных основной подгруппы было скорректировано нарушение липидного обмена и свертывающей системы у 38 человек (95 %), у пациентов контрольной группы - у 17 человек (81 %).

Сравнительный анализ результатов реабилитации больных основной и контрольной подгрупп пациентов с показаниями к консервативной терапии представлен на рис. 6.

Рис. 6. Результаты сравнения основной и контрольной подгрупп больных, находящихся на консервативной медикаментозной терапии, по объективным признакам (% скорректированных нарушений)

Больным, включенных в основную подгруппу пятой группы (после проведения баллонной ангиопластики со стентированием с преобладанием снижения фракции выброса) рекомендовался престариум по 4 мг утром. Пациенты, входившие в контрольную группу, получали исключительно базовую терапию. Нормализацию насосной функции сердца удалось достигнуть у 17 человек (89,5 %) основной группы, тогда как среди больных контрольной группы коррекция нарушения наблюдалась только у 14 человек (66,7 %).

В основной подгруппе шестой группы (после проведения ангиопластики со стентированием с преобладанием дислипидемии) в качестве дополнительной меры реабилитации осуществлялся прием ловастатина в дозировке 20 мг в сутки во время вечернего приема пищи. В результате назначения дополнительной меры реабилитации удалось скорректировать нарушение липидного спектра у 31 человека (96,9 %), тогда как среди пациентов контрольной группы коррекция липидного спектра на фоне базовой терапии произошла у 10 человек (47,6 %).

У пациентов седьмой группы (с вегетативным дисбалансом после проведения ангиопластики со стентированием) в основной подгруппе помимо базовой терапии назначалась биорезонансная терапия по 7 сеансов с частотой 2 раза в неделю, вместо Метопролола назначался Дилтиазем по 60 мг два раза в сутки. В результате дифференцированной реабилитации в основной подгруппе было скорректировано нарушение - вегетативный дисбаланс - у 12 человек (85,7 %); в контрольной подгруппе, пациенты которой находились на базовой терапии, скорректировано нарушение у 10 человек (47,6 %).

Среди больных восьмой группы (после проведения ангиопластики со стентированием и сочетанным нарушением липидного обмена, свёртывающей системы крови) дополнительным методом воздействия в основной подгруппе была лазерная терапия гелий-неоновым лазером с воздействием на кардиальные зоны Захарьина-Геда по 1-2 минуты на каждую зону (6 сеансов). Кроме вышесказанного, больные основной группы дополнительно принимали Клопидогрель по 75 мг в сутки. Скорректировать нарушение - дислипидемию и повышенную вязкость крови удалось у 21 пациента основной подгруппы (91,3 %), в контрольной группе коррекция нарушения зафиксирована у 16 больных (76,2 %).

Сравнительный анализ результатов реабилитации больных основной и контрольной подгрупп больных после проведенной баллонной ангиопластики со стентированием представлен на рис. 7.

Рис. 7. Результаты сравнения основной и контрольной подгрупп больных после баллонной ангиопластики со стентированием по объективным признакам (% скорректированных нарушений)

Больным, включенным в основную подгруппу девятой группы (с преобладанием снижения фракции выброса после проведения аортокоронарного шунтирования) помимо базовой терапии рекомендовался Престатриум в дозировке 4 мг по утрам. Пациенты контрольной группы находились на базовой терапии. Среди больных основной подгруппы скорректировано нарушение у 19 человек (95 %), среди пациентов контрольной группы - у 15 человек (71,4 %).

В десятой группе (с преобладанием дислипидемии после проведения аортокоронарного шунтирования) пациенты основной подгруппы находясь на базовой терапии, дополнительно получали Мевакор по 20 мг 1 раз/сут. во время ужина. Больные, составлявшие контрольную подгруппу, получали базовую терапию. Нарушение липидного спектра было скорректировано у 20 пациентов основной подгруппы (95,2 %), и у 9 пациентов контрольной подгруппы (42,9 %).

В одиннадцатой группе (с вегетативным дисбалансом после проведения аортокоронарного шунтирования) в качестве дополнительных мер реабилитации больным опытной подгруппы помимо базовой терапии назначалась биорезонансная терапия по 7 сеансов по 2 раза в неделю, а также производилась замена Метопролола на Дилтиазем (60 мг два раза в сутки). Скорректировать нарушение в виде вегетативного дисбаланса в основной подгруппе оказалось возможным у 8 человек (88,9 %), в контрольной подгруппе, пациенты которой получали только базовую терапию, - у 8 человек (38,1 %).

Дополнительными методами воздействия в основной подгруппе больных двенадцатой группы (с сочетанным нарушением липидного обмена и свёртывающей системы крови после проведения аортокоронарного шунтирования) были: лазерная терапия гелий-неоновым лазером на кардиальные зоны Захарьина-Геда по 1-2 минуты на зону, всего 6 сеансов; назначение Клопидогреля по 75 мг в сутки. В контрольной группе больным проводилась исключительно базовая терапия. Среди пациентов основной подгруппы были скорректированы нарушения у 18 человек (94,7 %), тогда как в контрольной - у 15 пациентов (71,4 %).

Сравнительный анализ результатов реабилитации больных основной и контрольной подгрупп больных после аортокоронарного шунтирования представлен на рис. 8.

Рис. 8. Результаты сравнения основной и контрольной подгрупп больных после аортокоронарного шунтирования по объективным признакам (% скорректированных нарушений)

В тринадцатой группе (с преобладанием снижения фракции выброса после проведения курса ударно-волновой терапии) в качестве дополнения к базовой терапии больные основной подгруппы получали периндоприл по 4 мг утром. Пациенты контрольной подгруппы получали базовую терапию. Имеющееся нарушение - снижение фракция выброса - было скорректировано у 17 пациентов основной подгруппы (94,4 %); в контрольной подгруппе коррекция произошла - у 11 больных (52,4 %).

В основной подгруппе четырнадцатой группы (после проведения курса ударно-волновой терапии с преобладанием дислипидемии) помимо базовой терапии больным назначался ловастатин по 20 мг 1 раз/сут. с ужином. В контрольной подгруппе пациентам помимо базовой терапии никаких дополнительных мер не проводилось. Скорректировать имеющиеся нарушения удалось у 20 человек основной группы (100 %); у 10 пациентов (47,6 %) контрольной подгруппы.

Пациентам основной подгруппы пятнадцатой группы (с вегетативным дисбалансом после проведения курса ударно-волновой терапии) проводилась биорезонансная терапия по 7 сеансов (частота - 2 раза в неделю), Метопролол заменялся на Дилтиазем (по 60 мг дважды в сутки). Нарушения были скорректированы в основной подгруппе у 6 человек (100 %), в контрольной группе - у 10 человек (47,6 %).

В шестнадцатой группе (после проведения курса ударно-волновой терапии с сочетанным нарушением липидного обмена и свёртывающей системы крови) в основной подгруппе пациентам проводилась лазерная терапия (6 сеансов). Кроме того, больные основной подгруппы дополнительно принимали Клопидогрель по 75 мг в сутки. Нарушение липидного обмена и системы крови было скорректировано у 21 пациента (95,5 %) основной группы, тогда как в контрольной подгруппе коррекция произошла только у 16 больных (76,2 %).

Сравнительный анализ результатов реабилитации больных основной и контрольной подгрупп больных после курса ударно-волновой терапии отражен на рис. 9.

Рис. 9. Результаты сравнения основной и контрольной подгрупп больных после ударно-волновой терапии по объективным признакам (% скорректированных нарушений)



При сравнительной оценке изменения состояния здоровья всей совокупности больных в контрольной (n1=336), и в основной (n=340) группах, получены результаты, согласующиеся с результатами, достигнутыми в каждых из шестнадцати отдельных пар подгрупп. Совокупные результаты дифференцированной реабилитации больных с коронарным дефицитом представлены в табл.6.

Таблица 6 - Сравнительный анализ результатов реабилитации больных с коронарным атеросклерозом (n=340; n1=336)

Группа	Всего чел.	Скорректированное нарушение	Развитие нарушения
		Чел.	%	Чел.	%
Основная	340	320	94,1	20	5,9
Контрольная	336	197	58,6	139	41,4

Из таблицы видно, что в основной группе улучшения удалось добиться в 94,1 % случаев, в отличие от контрольной группы, где улучшение отмечалось только у 58,6 % больных.

Данные, полученные в результате исследования, подтверждают уменьшение тяжести заболевания и улучшения прогноза в основной группе больных с коронарным дефицитом.

Значения интегрального показателя тяжести течения заболевания в основной группе сравнивались со значениями, полученными в контрольной группе (обучающей выборке).

В общей совокупности больных основной группы к моменту окончания исследования произошло уменьшение значения интегрального показателя тяжести течения заболевания. С другой стороны, в контрольной группе не произошло уменьшения значения интегрального показателя тяжести течения заболевания.

Изменение интегрального показателя тяжести течения заболевания всей совокупности больных в контрольной и основной группах представлено на рис. 10.

Рис. 10. Изменения интегрального показателя тяжести течения заболевания у больных с коронарным дефицитом основной и контрольной подгрупп.

В процессе управления реабилитацией в основной группе отмечалось достоверное уменьшение интегрального показателя тяжести течения заболевания (р<0,05), что говорит об улучшении прогноза и снижении риска развития различных видов нарушений.

В пятой главе проводится оценка эффективности дифференцированной реабилитации по изменению качества жизни пациентов с коронарным дефицитом.

Качество жизни у больных оценивалось дважды - на момент начала и окончания реабилитации - с помощью методики SF-36 путём непосредственного анкетирования по восьми шкалам: Physical Functioning (PF) - физическое функционирование; Role-Physical (RP) - влияние физического состояния на ролевое функционирование; Body Pain (BP) - интенсивность боли и ее влияние н...