автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Анализ, моделирование и алгоритмизация диагностики миомы матки и внутреннего эндометриоза с применением эхографии

На правах рукописи

НЕЧАЕВА Светлана Ивановна

АНАЛИЗ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ДИАГНОСТИКИ МИОМЫ МАТКИ И ВНУТРЕННЕГО ЭНДОМЕТРИОЗА С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭХОГРАФИИ

Специальность 05.13.01 — Системный анализ, управление

и обработка информации

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Воронеж 2004

Работа выполнена в Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко

Научный руководитель

доктор медицинских наук, профессор Фролов Михаил Вадимович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Коротких Ирина Николаевна;

кандидат медицинских наук Серова Лидия Федоровна

Ведущая организация

Курский государственный медицинский университет

Защита состоится 28 мая 2004 г. в 1600 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.02 Воронежского государственного технического университета по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » апреля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Федорков Е.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Генитальный эндометриоз является одним из наиболее распространенных заболеваний органов репродуктивной системы. Однако истинная популяционная частота его неизвестна. По сводным данным он встречается у 7-50 % женщин детородного возраста. Частота эндометриоза по отношению к общему числу гинекологических больных, подвергшихся операции, варьирует от 10 до 25 %. Следует подчеркнуть, что эндометриоз представляет собой серьезное заболевание, приводящее в ряде случаев к выраженным анатомическим изменениям в зоне его расположения. Одним из важнейших аспектов эндометриоза является его метастазирование лимфогенным или гематогенным путем, что приводит к обнаружению очагов эндометриоза в лимфоузлах. Одной из особенностей эндометриоза является то, что вокруг патологического очага почти всегда возникает воспалительная реакция. Внутренний эндометриоз занимает ведущее место в структуре рассматриваемой патологии, а его диагностика остается еще недостаточно разработанной.

Миома матки и ее осложнения продолжают оставаться наиболее частой причиной операций в гинекологии. Однако несмотря на значительный прогресс в исследовании миомы матки, ряд ключевых моментов патогенеза этого заболевания остаются недостаточно изученными, что и не позволяло поднимать вопрос о ранней диагностике миомы матки. Сверхранней диагностикой миомы матки имеет смысл называть не столько выявление мелких миоматозных узелков, сколько выявление длительно существующих доклинических стадий - суб-ституционных. На этом этапе становится возможным не только успешное консервативное лечение, но и профилактика одного из самых распространенных опухолевых гинекологических заболеваний.

Внутренний эндометриоз сочетается с миомой матки у 55-85 % больных. Дифференциальная диагностика данных патологических состояний миометрия представляет значительные трудности. Гинекологические заболевания носят вероятностный характер, большинство диагностических признаков выражаются качественными показателями, недостаток априорной информации приводит к тому, что принятие решений врачом на всех этапах лечения осуществляется в условиях ряда неопределенностей, а характеристики больного являются индивидуальными.

Поэтому для повышения эффективности диагностики в настоящее время все больше используются в гинекологической практике высокие медицинские технологии, в том числе компьютерные системы поддержки принятия решений при диагностике патологий миометрия.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

Большинство существующих в настоящее время методик моделирования, прогнозирования и выбора диагностического алгоритма основывают свою работу на стандартных, жестко заданных типовых схемах, что не позволяет выбирать оптимальную схему диагностики, наиболее подходящую для конкретного больного. Поэтому важной является задача разработки моделей рационального выбора метода диагностики и соответствующей методики, позволяющих адаптировать традиционные схемы для конкретного пациента с учетом эффективности, совместимости, противопоказаний и стоимости каждой отдельной лечебно-диагностической процедуры.

Возможности применения современных компьютерных технологий, математических методов решения задач диагностики, прогноза, а также визуализации результатов обработки медицинской информации в условных графических образах, влияющих на интуицию и мышление врача, позволяют значительно повысить качество диагностики гинекологических заболеваний.

Таким образом, актуальность темы заключается в необходимости исследования развития внутреннего эндометриоза и миомы матки в территориально распределенной системе здравоохранения, разработки методов интеллектуальной поддержки процессов диагностики патологии миометрия на основе математических моделей и алгоритмов.

Работа выполнена в соответствии с одними из основных научных направлений кафедры акушерства и гинекологии № 2 Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко "Новые медицинские технологии в диагностике объемных образований органов малого таза у женщин" и Воронежского государственного технического университета "Биомедкибернетика, компьютеризация в медицине".

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка методов исследования, моделей и алгоритмов интеллектуальной и инструментальной поддержки процесса дифференциальной диагностики внутреннего эндометрио-за и миомы матки с применением эхографии и их дальнейшее использование в клинической практике.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

провести анализ и выбор методов, направленных на повышение эффективности диагностики внутреннего эндометриоза и миомы матки;

проанализировать состояние динамики и построить прогностические оценки по заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки в территориально распределенной системе региона;

проанализировать и сформировать клинические характеристики и эхо-графические признаки миомы матки и внутреннего эндометриоза;

разработать модели и алгоритмы принятия решений для диагностики гинекологических заболеваний с целью повышения точности диагностического' процесса;

разработать информационную технологию статистического синтеза критериев и алгоритмов принятия решений при диагностике гинекологических заболеваний;

создать и апробировать программный комплекс для обеспечения рациональной диагностики патологии миометрия на основе клинических и эхографи-ческих данных для повышения эффективности диагностики в клинических условиях.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе были использованы методы теории управления медицинскими и биологическими системами, геоинформационного моделирования и прогнозирования, логики и симеотики, основные положения теории вероятностей и математической статистики, имитационного моделирования, теория сетей Петри, экспериментальные исследования.

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

информационный мониторинг состояния, динамики заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки, позволяющий оптимальным образом планировать лечебно-диагностические мероприятия с учетом прогнозирования заболеваемости;

методы интеллектуальной поддержки принимаемых решений при диагностике внутреннего эндометриоза и миомы матки на основе эхографического исследования;

математические модели и алгоритмы, позволяющие принимать рациональные решения при планировании диагностического процесса патологии миометрия, отличающиеся использованием математического аппарата сетевых моделей;

информационная технология статистического синтеза критериев и алгоритмов принятия решения при диагностике патологии миометрия, обеспечивающая повышение эффективности диагностического процесса;

структура и информационное обеспечение интеллектуальной компьютерной системы диагностики внутреннего эндометриоза и миомы матки, обеспечивающие более точную диагностику патологии миометрия.

Практическая значимость и результаты внедрения. Разработан, научно обоснован метод дифференциальной диагностики патологии миометрия, основанный на оценке основных клинических и эхографических признаков, который обеспечивает раннюю диагностику внутреннего эндометриоза и миомы матки. Проведен анализ наиболее информативных клинических и ультразвуковых признаков, который позволил объективно оценить патологию миометрия.

Разработана автоматизированная система поддержки принятия решений для клинического использования при диагностике внутреннего эндометриоза и миомы матки на основе количественных критериев и алгоритмов, которая апробирована в Воронежском областном клиническом роддоме, а также в отделении эндоскопической гинекологии городской клинической больницы № 10 «Электроника».

Материалы диссертации внедрены в учебный процесс на кафедрах акушерства и гинекологии №1,2 Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко и на межвузовской кафедре «Системный анализ и управление в медицинских системах» Воронежского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной научной практической конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 2002, 2003); Международной конференции «Современные сложные системы управления (CCCy/HTCS-2003)» (Воронеж, 2003); Всероссийской конференции "Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах" (Воронеж, 2003, 2004); Всероссийской конференции "Интеллектуальные информационные системы" (Воронеж, 2003); областном семинаре на базе Областного клинического родильного дома «Гиперпластические процессы эндометрия» (Воронеж, 2003); Межрегиональной конференции «Оперативная лапороскопия в гинекологии и гистерорезектоскопия» (Воронеж, 2003); научно-методических семинарах кафедры акушерства и гинекологии № 2 ВГМА им. Н.Н. Бурденко и кафедры системного анализа и управления в медицинских системах ВГТУ (Воронеж, 2002,2004).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, соискателем сформирована база данных для анализа состояния гинекологических заболеваний в регионе, дана интерпретация полученных результатов [1, 2, 4], обоснованы методы диагностики патологии миометрия и опре-

делены математические методы их описания [3, 5, 12, 15, 16], обоснованы методы интеллектуальной поддержки принимаемых решений при диагностике гинекологических заболеваний [6, 7, 9, 13], выявлены и обоснованы клинические признаки внутреннего эндометриоза и миомы матки [8, 10, 11], определены и обоснованы требования к автоматизированной системе поддержки принятия решений при диагностике патологий миометрия [14].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 136 страницах, списка литературы из 95 наименований, приложения, содержит 42 рисунка и 33 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, изложены основные научные положения, определена практическая значимость, приведены сведения об апробации и внедрении работы.

В первой главе приводится краткий обзор современного состояния проблем заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки. Представлена классификация внутреннего эндометриоза и миомы матки с углубленным рассмотрением основных симптомов проявления патологии миометрия.

Рассматриваются особенности методов диагностики внутреннего эндо-метриоза и миомы матки, качественных и количественных информационных, параметров, получаемых в процессе диагностики патологии миометрия.

В качестве основного метода диагностики внутреннего эндометриоза предложен метод эхографии, позволяющий визуализировать патологию миометрия, определить характер его распространения, поражение смежных органов. При анализе средств дифференциальной диагностики патологии миомет-рия также рассмотрены гистеросальпинографические, гистероскопические, томографические, лапороскопические методы исследования. На основании проведенного анализа определяются цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена анализу состояния заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки в регионе на основе ГИС-технологий. На основе трансформации информации и геоинформационной статистики проведена оценка динамики развития патологий миометрия по территориальным единицам региона. Для прогнозирования развития заболеваемости методом экспоненциального сглаживания получены прогностические модели по территориальным единицам.

Соотношения заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки за период с 1997 по 2001 год по Воронежской области и городу Воронежу показали, что по городу Воронежу высокий уровень заболеваемости наблюдается по внутреннему эндометриозу, а по районам области, наоборот, по миоме матки. Уровень заболеваемости эндометриозом по области за пять лет вырос на 65,46 %, по городу Воронежу на 56,44 %, а по районам на 79,98 %. Показатели по миоме матки также возросли, по области на 35,0 %, по городу Воронежу на 25,6 %, а по районам на 27,7 %.

Для исследования дальнейшей тенденции развития заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки по Воронежской области было проведено краткосрочное прогнозирование на 2002-2004 гг. Для построения краткосрочного прогноза была использована модель экспоненциального сглаживания. Метод применяется для прогнозирования нестационарных временных рядов, имеющих случайные изменения уровня и угла наклона. На рис. 1 представлены результаты прогнозирования но заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки по Воронежской области.

Рис. 1. Краткосрочный прогноз по заболеваниям внутренним эндометриозом и миомой матки по Воронежской области

Как видно на рис. 1, по рассматриваемым заболеваниям прогнозируется рост заболеваемости в целом по Воронежской области. Рассматривая прогнозирование заболеваний по отдельным районам, из 32 районов в 27 прогнозируется рост заболеваемости внутренним эндометриозом, а в 24 районах — рост заболеваемости миомой матки.

На основе системного анализа выделены характерные проявления внутреннего эндометриоза и миомы матки на основе клинического, бимануального и ультразвукового обследования.

В результате обследования 104 пациенток Воронежского областного клинического родильного дома за 2002-2003 года у 24 женщин был выявлен внутренний эндометриоз, у 40 — миома матки, а у 40 женщин были выявлены признаки и внутреннего эндометриоза и миомы матки.

Анализ данных по внутреннему эндометриозу показал, что возраст больных колеблется от 30 до 64 лет, а наибольшее количество больных с внутренним эндометриозом имеют возраст от 41 до 55 лет (83,3 %). Практически у всех больных наблюдаются сопутствующие гинекологические заболевания, среди которых наиболее распространены: эрозия шейки матки (45,8 %) и хронический аднексит (29,1 %). У 91,7 % больных с внутренним эндометриозом менструации установились сразу. С момента становления они были болезненными у 54,2 % пациенток, обильными — у 62,5 %, болезненными и обильными — у 41,7 %. Продолжительность менструального цикла у большинства (87,5 %) больных составляет 26-30 дней. Практически все пациентки в разное время делали аборты (70,8 %). Диагностические выскабливания отмечены у 50 % больных, 37,5 % больным производилась диатермокоагуляция или диатермокониза-ция шейки матки. Наиболее частыми жалобами у больных внутренним эндо-метриозом были боли внизу живота и пояснице, носящие в основном циклический характер и усиливающиеся накануне или во время менструаций. Большинство наблюдаемых (54,3 %) жаловались на плохое самочувствие, слабость, раздражительность, быструю утомляемость, головные боли, что свидетельствует о наличии у них нарушений вегетативной нервной системы и психоэмоциональной сферы.

В ходе гинекологического исследования размеры матки варьировали от нормальной величины до 13 недель беременности, у большинства больных (70,8 %) размеры матки не превышали 9 недель беременности.

Бимануальное исследование показало, что расположение матки в большинстве случаев соответствует обычному, консистенция - плотная, характер поверхности - однородный (66,7 %). При пальпации - у 30 % проявляется болезненность.

Анализ данных по заболеваемости миомой матки показал, что возраст больных колеблется от 35 до 64 лет, наибольшее количество больных с миомой матки (77,5 %) имеют возраст от 41 до 55 лет. Практически у всех больных наблюдаются сопутствующие гинекологические заболевания, среди которых наиболее распространена эрозия шейки матки (50 %). Практически у всех больных с миомой матки менструальные циклы являются регулярными. С момента становления менструации были болезненными у 30 % пациенток, обильными — у 35 %, болезненными и обильными — у 17,5 %. Продолжительность менструального цикла у большинства (87,5 %) больных составляет 26-30 дней, с длительностью менструаций - 4-6 дней. Практически все пациентки с миомой матки в разное время делали аборты (80 %). Диагностические выскабливания отмечены у 45 % пациенток. У 32,5 % больных отмечена диатермокоагуляция или диа-термоконизация шейки матки в анамнезе. Наиболее частыми жалобами у больных с миомой матки были боли внизу живота и в области поясницы различной интенсивности (ноющего, тянущего, схваткообразного характера), кровянистые выделения из половых путей. У большинства пациенток отмечаются жалобы на утомляемость, слабость, головокружение. Размеры матки варьировали от нормальной величины до 23 недель беременности, у большинства больных (82,5 %) размеры матки превышали 9 недель беременности.

Бимануальное исследование показало, что расположение матки в большинстве случаев соответствует обычному, консистенция - плотная, характер поверхности - бугристый (57,5 %). При пальпации - у 20 % отмечается болезненность.

Анализ данных по пациенткам, у которых выявлено сочетание внутреннего эндометриоза с миомой матки показал, что возраст больных колеблется от 35 до 54 лет, наибольшее количество больных с сочетанием внутреннего эндомет-риоза и миомы матки имеют возраст от 41 до 55 лет (90 %). У 67,5 % больных наблюдаются сопутствующие гинекологические заболевания, среди которых наиболее распространены: эрозия шейки матки (55 %) и хронический аднексит (25 %). У 60 % больных с внутренним эндометриозом и миомой матки менструации установились сразу. С момента становления они были болезненными у

37,5 %, обильными — у 42,5 %, болезненными и обильными — у 25 %. Продолжительность менструального цикла у большинства (77,5 %) больных составляет 26-30 дней. Практические все пациентки в разное время делали аборты (90 %). Диагностические выскабливания отмечены у 45 % больных. 35 % больным производилась диатермокоагуляция или диатермоконизация шейки матки. Размеры матки варьировали от нормальной величины до 16 недель беременности.

Бимануальное исследование показало, что расположение матки в большинстве случаев соответствует обычному, консистенция - плотная, характер поверхности - бугристый (57,5 %). При пальпации - у 27,5 % проявляется болезненность.

Ультразвуковые исследования выявили характерные признаки внутреннего эндометриоза, миомы матки и сочетанной патологии. На рис. 2 представлен результат ультразвукового исследования проявления внутреннего эндометриоза в сочетании с миомой матки.

Рис. 2. Сочетание внутреннего эндометриоза и миомы матки с наличием «ячеистой структуры», интерстициального узла с капсулой

Сводные данные по ультразвуковым признакам внутреннего эндометрио-за и миомы матки представлены в табл. 1.

Таблица 1

Ультразвуковые признаки внутреннего эндометриоза и миомы матки

Признак Внутренний эндометриоз (%) Миома матки (%) Внутренний эндометриоз и миома матки (%)

Положение матки: правильное 75,0 90,0 80,0

Форма матки: шаровидная 91,6 30,0 60,0

Асимметрия стенок матки - 58,3 30,0 50,0

Толщина эндометрия, мм 7 7 7,5

Неровность контуров эндометрия 62,5 25,0 72,5

Деформация полости матки 12,5 52,5 35,0

Структура миометрия: диффузно неоднородная 54,0 22,5 30,0

Наличие «ячеистой структуры» 95,8 30,0 95,0

Наличие гипоэхогенных включений 87,5 22,5 87,5

Наличие узлов: 29,2 97,5 90,0

- субсерозных 4,2 42,5 25,0

- интерстициапьных 25,0 77,5 72,5

- интерстициально-субсерозных 4,2 52,5 35,0

- субмукозных 0 25,0 20,0

Наличие различных узлов 4,2 65,0 47,5

Наличие более 2-х узлов 0 65,0 52,5

Неоднородная структура узлов 12,5 60,0 37,5

Повышенная эхогенность 20,8 77,5 57,5

Наличие капсулы 12,5 87,5 57,5

Таким образом, явно выраженными ультразвуковыми признаками внутреннего эндометриоза являются шаровидная форма матки, ассиметрия стенок матки, неровность контуров эндометрия, диффузно неоднородная; структура миометрия, наличие «ячеистой структуры» и гипоэхогенных включений. При внутреннем эндометриозе практически не зафиксировано наличие узлов. При миоме матки выраженными ультразвуковыми признаками являются бугристая форма матки, деформация полости матки, наличие нескольких узлов различной локализации и структуры, наличие капсул и структуры узлов повышенной эхо-

генности. У пациенток с сочетанной патологией миометрия все УЗ-признаки, характерные для внутреннего эндометриоза, встречаются не так часто, но наличие их, а также фиброматозных узлов, свидетельствует о сочетании миомы матки с внутренним эндометриозом.

В третьей главе рассматривается интегрированная процедура интеллектуальной поддержки диагностирования патологий миометрия.

Решение по управлению, полученное при помощи моделей и алгоритмов, может не всегда устраивать врача, принимающего решение, кроме того, могут возникать случаи, когда ситуация при помощи этих средств либо не может быть описана, либо отнесена к какому-либо классу. Чтобы в таких ситуациях врач не оказался в безысходном положении, требуется разработка такого математического аппарата, который имел бы средства для:

1) определения принадлежности состояния больного к одной из групп заболеваний (формирование множества классификационных признаков) на основании данных, получаемых при первичном осмотре;

2) корректировки множества полученных классификационных признаков путем проведения методов диагностики;

3) выявления множеств дифференциально-диагностических признаков, позволяющих построить дифференциальный ряд заболеваний для определения окончательного диагноза, путем имитационного моделирования диагностического процесса.

Для выполнения трех вышеуказанных пунктов требуется рассмотреть, из чего состоит процесс диагностики. Он состоит из взаимосвязанных дискретных событий - опроса пациента (выявление жалоб, данных анамнеза заболевания), процедур осмотра для выявления общего и локального статуса, планирования проведения общих и специальных методик, определения характера заболевания пациента, а также множества им подобных событий, определяемых спецификой конкретного заболевания и метода исследования.

Современный уровень развития медицины и совершенствование методов диагностики позволяет расширить диапазон диагностических возможностей при гинекологических заболеваниях. Данная возможность объясняется внедрением в клиническую практику наряду со стандартным ультразвуковыми методам исследования — с использованием трансабдоминального датчика, специальных - УЗИ с использованием трансвагинального сканирования, цветного до-плеровского картирования, гистеросальпингографии, гистероскопии, магнит-норезонансной, компьютерной томографии, диагностической лапароскопии.

На основании результатов вышеприведенного анализа предлагается следующая схема применения общеклинических, стандартных и специальных исследований пациентов с гинекологическими заболеваниями (рис. 3).

Рис. 3. Схема применения различных методов исследований при гинекологических заболеваниях (внутренний эндометриоз, миома матки)

На основе исследований, изложенных выше (рис. 3), был разработан алгоритм моделирования процесса диагностики гинекологических заболеваний (рис. 4).

Условие (1) к проведению гистеросальпинографии выполняется в том случае, когда предполагается патология эндометрия, подозрение на наличие субмукозных узлов, а также для уточнения степени распространенности эндо-метриоза. Условие (2) к проведению гистероскопии выполняется, когда требуется выявить внутренний эндометриоз на основе визуализации эндометриаль-ных ходов. Условие (3) к проведению лапароскопии выполняется в тех случаях, когда есть подозрение на внешний эндометриоз, наличие эктопических очагов на кишечнике, мочевом пузыре, наличие спаечного процесса.

Условие (4) к проведению компьютерной томографии выполняется в тех случаях, когда необходимо уточнить степень распространенности внутреннего эндометриоза и вовлечение в процесс соседних органов: мочевого пузыря, прямой кишки, заднего свода влагалища.

Построение структурной модели, основанной на представлении знаний правилами, при помощи которой было бы возможно формировать план диагностических мероприятий, предлагается в виде сетевой модели, в которой причинно-следственная связь описывается при помощи структуры, которая напоминает построение сети Петри. Узлами такой сети являются классы условий (наборы классификационных признаков заболеваний, выявленных у пациента при ПМ) и управляющие выводы (методики исследования, используемые при проведении методов диагностики) - соответственно, позиции и переходы сети. Сетевая модель рассматриваемой задачи диагностики патологии миометрия (внутреннего эндометриоза и миомы матки) показана на рис. 5.

Рис.5. Графическое изображение сетевой модели диагностики ПМ

Функциональные назначения условий и переходов указаны в табл. 2.

Таблица 2

Наименование позиции (события) Функциональное значение позиции (события)

Ь0 Начало процесса диагностики патологии миометрия (ПМ)

ь, Клинические исследования признаков ПМ

ь2 Лабораторные исследования признаков ПМ

ь3 Общие инструментальные методы диагностики, включая ультразвуковую методику с трансабдоминальным датчиком

ь4 Специальные методы УЗИ (трансвагинальный датчик)

ь5 Гистеросальпингография:

ь6 Гистероскопия

ь7 Цветное доплеровское картрирование

ь8 Компьютерная томография

ь9 Диагностическая и лечебная лапароскопия

Ью Анализ симптомов и постановка диагноза

Разработанная модификация сетей Петри, правила их функционирования, и алгоритмическая поддержка имитации функционирования процесса диагностики позволяют проводить формирование функциональной модели системы диагностирования гинекологических заболеваний; отслеживать текущее состояние системы диагностики; проводить генерацию вариантов управления путем имитации. Информационная технология статистического синтеза критериев и алгоритмов принятия решения при диагностике и планировании лечения гинекологических заболеваний представлена на рис. 6.

Практическое применение предложенной концепции статистического синтеза критериев и алгоритмов приводится на примере разработки критериев оценки состояния пациентов по гинекологическим заболеваниям, в частности, внутренним эндометриозом и миомой матки. Обучающая выборка включала в себя результаты массового обследования пациентов в Воронежском областном клиническом роддоме. Оценка функционального состояния проводилась на трех условно выделяемых иерархических уровнях: по клиническим показателям на основе опроса пациентов, включающим в себя 21 показатель на предмет риска возникновения внутреннего эндометриоза или миомы матки, бимануальное исследование и результаты ультразвукового обследования. На основе решающих правил было проведено тестирование 60 пациенток с различными диагнозами, в результате чего ошибка составила 6,6 %.

Выделение типологических групп по состоянию развития гинекологических заболеваний проводилось с использованием иерархического алгометриче-ского кластерного анализа. Ошибка в постановке диагноза на основе кластерного анализа составила 8,33 %. Средние количественные показатели гинекологических заболеваний для каждого кластера (1 кластер - внутренний эндометри-оз, 2 - миома матки, 3 — сочетанная патология) приведены в табл. 3, где Р/ - Л^

- обобщенный показатель развития ПМ, полученный на первом этапе оценивания; Р2 - Лт - интегральный показатель развития ПМ; Рз — размер матки (нед.); Р4- толщина эндометрия (мм); Р} - размер гипоэхогенных включений (мм); Р$

— количество узлов.

Таблица 3

№ класса. Р1 Р2 РЗ Р4 Р5 Р6

1 20,8±3,4 -8,4±1,7 8,4±2,1 6,5±3,3 5,6±2,6 0,3+0,6

2 19,5±4,3 6,2±2,7 13,1±3,6 6,7±2,6 0 3,3±1,9

3 27,7±3,5 -1,3±2,6 10,3±2,5 7,4±2,8 5,5±0,8 3,5±1,7

Для более точного диагноза необходимо применять дискриминантный анализ. На рис. 7 приведено распределение пациентов в зависимости от гинекологических заболеваний в осях канонических дискриминантных функций. 4

3

2

1

О

-1

-2

-3

-4

-6 -4 -2 0 2 4 Б

О эндометриоз О миома матки О эндометриоз+миома

Рис. 7. Диаграмма рассеивания пациентов по плоскости дискриминантных функций по гинекологическим заболеваниям

Дискриминантные функции для каждого гинекологического заболевания имеют следующий вид:

Z, —22,243 +1,182- 0,934*Р2 + 0,877*Р3 + 0,901 *Р4- 0,753 *PS - 0,555*Р6, Z2 = -21,852 +1,102*Л- 0,042*Рг + 1,358*Р5 + 0,532*Л,- 0,651 *Р, - 0,465*Р6, Z} = -25,031 +1,334*Л - 0,646*Р2 + 0,988*Р3 + 0,821 *Р4- 0,705*Р, - 0,24б*Р6,

где Z/ — вероятность заболеваемости внутренним эндометриозом; Z2 — миомой матки; Z3 — сочетание рассматриваемых гинекологических заболеваний. Значение критерия Уилкса Л=0,061 стремиться к нулю, что говорит о хорошем различии между классами. Достоверность постановки диагноза по дискриминант -ным функциям составила 96,1 %, так, для внутреннего эндометриоза - 93,75 %, для миомы матки - 100 %, а для сочетания гинекологических заболеваний -94,7 %.

В четвертой главе излагаются основные принципы построения и роль автоматизированной системы поддержки принятия решения врачей, применение АРМ врача в клинических условиях, описание структуры и характеристики автоматизированной системы поддержки принятия решения при планировании диагностики патологий миометрия. Предлагается структура интегрированной автоматизированной системы управления процессом диагностики больных внутренним эндометриозом и миомой матки, включающей в себя подсистемы сбора и обработки архивной информации, идентификации состояния больного, поддержки принятия решений (выбора рационального плана диагностики), охватывающей все описанные задачи и позволяющей хранить и обрабатывать большие объемы данных, быстро строить точные модели. Рассматриваются результаты апробации и внедрения.

Для практической реализации описанных моделей и алгоритмов была произведена разработка интегрированной автоматизированной системы управления процессом диагностики больных с гинекологическими заболеваниями (внутренний эндометриоз, миома матки). Созданный комплекс охватывает все описанные задачи, разработан с использованием современной СУБД Paradox, что позволяет хранить и обрабатывать большие объемы данных, быстро строить точные модели. Апробация разработанного комплекса была проведена в отделениях ультразвуковой диагностики Воронежского областного клинического роддома и гинекологической эндоскопии роддома ГКБ № 10 «Электроника» для планирования диагностики патологии миометрия.

Разработанная компьютерная система представляет собой комплекс взаимосвязанных программных модулей, обеспечивающих решение задачи выбора оптимального плана диагностики и лечения больных. Общая структура комплекса и взаимодействие его отдельных компонент приведены на рис. 8.

Рис. 8. Структурная схема интегрированной компьютерной системы оптимального планирования диагностики и лечения

Связующим звеном является интерфейсный модуль, обеспечивающий выбор режима работы и управляющий работой всех подсистем.

Разработанная система может работать в трех режимах: работа с лечащим врачом; работа с администратором; обработка статистической информации.

Автоматизированная система, ориентированная на применение в ультразвуковой практике, призвана повысить эффективность и качество диагностики за счет тех возможностей, которые обеспечивает компьютер в осуществлении сбора, обработки, хранения, представления и использования медицинской ин-

формации, необходимой для адекватного решения лечебно-диагностических задач.

В приложении помещены материалы исследования и акты внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен статистический анализ заболеваемости внутренним эндомет-риозом и миомой матки по районам Воронежской области. Получена классификация территориальных единиц региона по рассматриваемым нозологическим формам с использованием ГИС-технологий.

2. Построены прогностические модели методами прямого и адаптивного краткосрочного прогнозирования. Получены прогнозные оценки по заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки на 2002 и 2003 года для территориальных единиц Воронежской области.

3. Сформированы характерные клинические и ультразвуковые признаки внутреннего эндометриоза, миомы матки и их сочетания.

4. Проведен анализ различных методов и алгоритмов принятия решений, учитывающих выбор оптимального варианта решения на основе экспертных оценок, статистического и многокомпонентного представления медицинской информации.

5. Предложены алгоритм диагностики патологии миометрия и методика формализации процессов функционирования системы диагностики патологии миометрия на основе математического аппарата сетей Петри, что способствует эффективному применению методов ультравуковой диагностики при исследовании патологий миометрия.

6. Предложена информационная технология статистического синтеза критериев и алгоритмов принятия решения при диагностике внутреннего эндо-метриоза и миомы матки.

7. Проведена классификация пациентов по различным диагностическим показателям для определения патологии миометрия и сформированы дискри-минантные функции диагноза.

8. Проанализированы результаты исследования и внедрения их в клиническую практику, приведены результаты комплексной диагностики патолопш миометрия в клинических условиях. Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедр акушерства и гинекологии №1,2 ВГМА им. Н.Н. Бурденко и системного анализа и управления в медицинских системах ВГТУ, а также используются в практической деятельности Воронежского областного клинического роддома и отделении эндоскопической гинекологии городской клинической больницы № 10 «Электроника» (г. Воронеж).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Анализ динамики и прогнозирование заболеваемости внутренним эн-дометриозом / Е.Н. Коровин, СИ. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Компьютеризация в медицине: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2002. С. 54-58.

2. Анализ и моделирование ситуации по гинекологическим заболеваниям в Воронежском регионе / Е.Н. Коровин, СИ. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. М. -Воронеж - Сочи, 2002. 4.7. С. 167-172.

3. Нечаева СИ., Фролов М.В. Методика математического описания процессов диагностики и выбора тактики лечения гинекологических заболеваний // Прикладные задачи моделирования и оптимизации: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2002. С 35-39.

4. Анализ ситуации по гинекологическим заболеваниям в регионе на базе геоинформационных технологий / Е.Н. Коровин, СИ. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Прикладные задачи моделирования и оптимизации: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2002. С 111-114.

5. Анализ гинекологических заболеваний с использованием компьютерных технологий / Е.Н. Коровин, СИ. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Новые физико-математические и информационные технологии: Сб. науч.-практ. работ. Рязань: РГМУ, 2003. С. 86-89.

6. Информационная поддержка принятия решений при диагностике гинекологических заболеваний / Е.Н. Коровин, СИ. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Интеллектуальные информационные системы: Тр. Всерос. конф. Воронеж, 2003. 4.1. С. 180-181.

7. Коровин Е.Н., Нечаева СИ., Фролов М.В. Информационная технология статистического синтеза критериев и алгоритмов диагностики гинекологических заболеваний // Современные сложные системы управления (СССУ/Ш^-2003): Сб. науч. тр. Междунар. конф. Воронеж: ВГАСУ, 2003. С 52-54.

8. Нечаева СИ., Фролов М.В. Анализ клинических признаков больных внутренним эндометриозом // Специализированная медицинская помощь: Сб. науч.-практ. работ. Воронеж: ВГМА, 2003. Вып. VII. С. 45-47.

9. Методика информационной поддержки принятия решений при диагностике гинекологических заболеваний / Е.Н. Коровин, СИ. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Тр. Всерос. конф. Воронеж, 2003. С. 123-124.

10. Нечаева СИ., Фролов М.В. Формирование клинических признаков внутреннего эндометриоза и миомы матки на основе компьютерной обработки информации // Интеллектуальные информационные системы: Тр. Всерос. конф. Воронеж, 2003. 4.1. С. 76-77.

11. Анализ состояния и оценка риска возникновения гинекологической патологии / Е.Н. Коровин, Л.И. Летникова, СИ. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных и электронных технологий: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. М. -Воронеж - Сочи, 2003. 4.8. С.135 - 138.

12. Алгоритм имитационного моделирования процесса диагностики гинекологических заболеваний на основе сетей Петри / Е.Н. Коровин, СИ. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Управление процессами диагностики и лечения: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 92-97.

13. Оценка состояния больных с патологией миометрия на основе количественных статистических критериев/ Е.М. Зуева, Е.Н. Коровин, СИ. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Управление процессами диагностики и лечения: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С 182-187.

14. Принципы построения автоматизированной системы поддержки принятия решения при диагностике патологии миометрия / Е.Н. Коровин, СИ. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 49-53.

15. Коровин Е.Н., Нечаева СИ., Фролов М.В. Логическое моделирование процесса диагностики гинекологических заболеваний // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Тр. Всерос. конф. Воронеж, 2004. С. 172-173.

16. Нечаева СИ., Фролов М.В. Диагностирование больных с патологией миометрия на основе статистических моделей // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Тр. Всерос. конф. Воронеж, 2004. С 151-152.

ЛР № 066815 от 25.08.99. Подписано в печать 19.04.2004 Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Объем 1,0 усл. печ. л. Тираж 80 экз. Заказ №

Воронежский государственный технический университет 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

i - 7 9 6 &

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИАГНОСТИКИ ПАТОЛОГИИ МИОМЕТРИЯ.

1.1. Современное состояние проблем заболеваемости внутренним эн-дометриозом и миомой матки.

1.2. Анализ диагностических методов исследования гинекологических заболеваний.

1.3. Цели и задачи исследования.

2. АНАЛИЗ ПРИЗНАКОВ И СОСТОЯНИЯ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ВНУТРЕННИМ ЭНДОМЕТРИОЗОМ И МИОМОЙ МАТКИ.

2.1. Анализ ситуации по заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки среди населения Воронежской области.

2.2. Клиническая характеристика больных с внутренним эндометриозом и миомой матки.

2.3 Характеристика эхографических признаков миомы матки и внутреннего эндометриоза.

Выводы второй главы.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ДИАГНОСТИКИ МИОМ МАТКИ И ВНУТРЕННЕГО ЭНДОМЕТРИОЗА.

3.1. Алгоритм имитационного моделирования процесса диагностики гинекологических заболеваний на основе сетей Петри.

3.2. Информационная технология статистического синтеза критериев и алгоритмов принятия решений при диагностике гинекологических заболеваний.

3.3. Оценка состояния больных с внутренним эндометриозом и миомой матки на основе количественных статистических критериев и алгоритмов.

Выводы третьей главы.

4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И АПРОБАЦИИ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ.

4.1. Принципы построения автоматизированной системы поддержки принятия решения при диагностике патологии миометрия.

4.2. Результаты применения комплексного подхода к диагностике внутреннего эндометриоза и миомы матки в клинической практике.

Актуальность темы. Генитальный эндометриоз является одним из наиболее распространенных заболеваний органов репродуктивной системы. Однако истинная популяционная частота его неизвестна. По сводным данным он встречается у 7-50 % женщин детородного возраста. Частота эндометриоза по отношению к общему числу гинекологических больных, подвергшихся операции, варьирует от 10 до 25 %. Следует подчеркнуть, что эндометриоз представляет собой серьезное заболевание, приводящее в ряде случаев к выраженным анатомическим изменениям в зоне его расположения. Одним из важнейших аспектов эндометриоза является его мета-стазирование лимфогенным или гематогенным путем, что приводит к обнаружению очагов эндометриоза в лимфоузлах. Одной из особенностей эндометриоза является то, что вокруг патологического очага почти всегда возникает воспалительная реакция. Внутренний эндометриоз занимает ведущее место в структуре рассматриваемой патологии, а его диагностика остается еще недостаточно разработанной.

Миома матки и ее осложнения продолжают оставаться наиболее частой причиной операций в гинекологии. Однако несмотря на значительный прогресс в исследовании миомы матки, ряд ключевых моментов патогенеза этого заболевания остаются недостаточно изученными, что и не позволяло поднимать вопрос о ранней диагностике миомы матки. Сверхранняя диагностика миомы матки имеет смысл называть не столько выявление мелких миоматозных узелков, сколько выявление длительно существующих доклинических стадий - субституционных. На этом этапе становится возможным не только успешное консервативное лечение, но и профилактика одного из самых распространенных опухолевых гинекологических заболеваний.

Внутренний эндометриоз сочетается с миомой матки у 55-85 % больных. Дифференциальная диагностика данных патологических состояний миометрия представляет значительные трудности. Гинекологические заболевания носят вероятностный характер, большинство диагностических признаков выражаются качественными показателями, недостаток априорной информации приводит к тому, что принятие решений врачом на всех этапах лечения осуществляется в условиях ряда неопределенностей, а характеристики больного являются индивидуальными.

Поэтому для повышения эффективности диагностики в настоящее время все больше используются в гинекологической практике высокие медицинские технологии, в том числе компьютерные системы поддержки принятия решений при диагностике патологий миометрия.

Большинство существующих в настоящее время методик моделирования, прогнозирования и выбора диагностического алгоритма основывают свою работу на стандартных, жестко заданных типовых схемах, что не позволяет выбирать оптимальную схему диагностики, наиболее подходящую для конкретного больного. Поэтому важной является задача разработки моделей рационального выбора метода диагностики и соответствующей методики, позволяющих адаптировать традиционные схемы для конкретного пациента с учетом эффективности, совместимости, противопоказаний и стоимости каждой отдельной лечебно-диагностической процедуры.

Возможности применения современных компьютерных технологий, математических методов решения задач диагностики, прогноза, а также визуализации результатов обработки медицинской информации в условных графических образах, влияющих на интуицию и мышление врача, позволяет значительно повысить качество диагностики гинекологических заболеваний.

Таким образом, актуальность темы заключается в необходимости исследования развития внутреннего эндометриоза и миомы матки в территориально распределенной системе здравоохранения, разработки методов интеллектуальной поддержки процессов диагностики патологии миомет-рия на основе математических моделей и алгоритмов.

Работа выполнена в соответствии с одними из основных научных направлений кафедры акушерства и гинекологии № 2 Воронежской государственной медицинской академии им. H.H. Бурденко "Новые медицинские технологии в диагностике объемных образований органов малого таза у женщин" и Воронежского государственного технического университета "Биомедкибернетика, компьютеризация в медицине".

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка методов исследования, моделей и алгоритмов интеллектуальной и инструментальной поддержки процесса дифференциальной диагностики внутреннего эндометриоза и миомы матки с применением эхографии и их дальнейшее использование в клинической практике.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести анализ и выбор методов, направленных на повышение эффективности диагностики внутреннего эндометриоза и миомы матки; проанализировать состояние динамики и построить прогностические оценки по заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки в территориально распределенной системе региона; проанализировать и сформировать клинические характеристики и эхографические признаки миомы матки и внутреннего эндометриоза; разработать модели и алгоритмы принятия решений для диагностики гинекологических заболеваний с целью повышения точности диагностического процесса; разработать' информационную технологию статистического синтеза критериев и алгоритмов принятия решений при диагностике гинекологических заболеваний; создать и апробировать программный комплекс для обеспечения рациональной диагностики патологии миометрия на основе клинических и эхографических данных для повышения эффективности диагностики в клинических условиях.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе были использованы методы теории управления медицинскими и биологическими системами, геоинформационного моделирования и прогнозирования, логики и симеотики, основные положения теории вероятностей и математической статистики, имитационного моделирования, теория сетей Петри, экспериментальные исследования.

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: информационный мониторинг состояния, динамики заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки, позволяющий оптимальным образом планировать.лечебно-диагностические мероприятия с учетом прогнозирования заболеваемости; методы интеллектуальной поддержки принимаемых решений при диагностике внутреннего эндометриоза и миомы матки на основе эхогра-фического исследования; математические модели и алгоритмы, позволяющие принимать рациональные решения при планировании диагностического процесса патологии миометрия, отличающиеся использованием математического аппарата сетевых моделей; информационная технология статистического синтеза критериев и алгоритмов принятия решения при диагностике патологии миометрия, обеспечивающая повышение эффективности диагностического процесса; структура и информационное обеспечение интеллектуальной компьютерной системы диагностики внутреннего эндометриоза и миомы матки, обеспечивающие более точную диагностику патологии миометрия.

Практическая значимость и результаты внедрения. Разработан, научно обоснован метод дифференциальной диагностики патологии миометрия, основанный на оценке основных клинических и эхографических признаков, который обеспечивает раннюю диагностику внутреннего эндометриоза и миомы матки. Проведен анализ наиболее информативных клинических и ультразвуковых признаков, который позволил объективно оценить патологию миометрия.

Разработана автоматизированная система поддержки принятия решений для клинического использования при диагностике внутреннего эндометриоза и миомы матки на основе количественных критериев и алгоритмов, которая апробирована в Воронежском областном клиническом роддоме, а также в отделении эндоскопической гинекологии городской клинической больницы № 10 «Электроника».

Материалы диссертации внедрены в учебный процесс на кафедрах акушерства и гинекологии №1,2 Воронежской государственной медицинской академии им. H.H. Бурденко и на межвузовской кафедре «Системный анализ и управление в медицинских системах» Воронежского государственного технического университета.

Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной научной практической конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 2002-2003); Международной конференции «Современные сложные системы управления (CCCY/HTCS-2003)» (Воронеж, 2003); Всероссийской конференции "Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах" (Воронеж, 20032004); Всероссийской конференции "Интеллектуальные информационные системы" (Воронеж, 2003); областном семинаре на базе Областного клинического родильного дома «Гиперспластические процессы эндометрия» (Воронеж, 2003); Межрегиональной конференции «Оперативная лапоро-скопия в гинекологии и гистерорезектоскопия» (Воронеж, 2003); научно-методических семинарах кафедры системного анализа и управления в медицинских системах ВГТУ и кафедры акушерства и гинекологии № 2 ВГМА им. H.H. Бурденко (Воронеж, 2002-2004).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 136 страницах машинописного текста, списка литературы из 95 наименований, приложения, содержит 42 рисунка и 33 таблицы.

Выход

Диагноз Л

Рис. 4.5. Интерфейс БД «МИОТЕСТ» с представлением результата постановки диагноза на основе вероятностных моделей

Основу разработанного программно-методического комплекса по диагностике патологий миометрия составляет экспертная система, имитирующая логику врача. Экспертная система включает в себя три основных элемента: базу знаний, машину вывода и интерфейс пользователя. База данных содержит информацию о том, что известно о данном предмете в настоящий момент. Машина вывода обеспечивает применение того, что известно к тому, что еще не известно. Интерфейс пользователя способствует взаимодействию между системой и пользователем. Взятое как целое, экспертная система моделирует знания эксперта и умение их применять.

Группа экспертов или иной источник экспертизы обеспечивает загрузку в базу знаний фактов, наблюдений и способов анализа ситуаций. Пользователь запрашивает систему о конкретных проблемах через интерфейс, который допускает общение с использованием не технических, а обычных выражений. В разработанной системе «МИОТЕСТ» пользователю предоставляется не столь изысканный, но, тем не менее «дружественный» интерфейс. Информация, содержащаяся в базе знаний, обрабатывается с помощью машины ввода, которая использует эмпирические ассоциации или правило «есть-то» для формирования и проверки возможных решений. Интерфейс пользователя в доступной форме передает полученные результаты оператору.

База знаний содержит известные факты, выраженные в виде объектов, атрибутов, условий. Помимо описанных представлений о действительности, она включает выражения неопределенности — ограничения на достоверность факта. В этом отношении она отличается от традиционной базы данных вследствие своего символьного, а не числового или буквенного содержания. При обработке информационной базы данных, пользуются заранее определенными логическими правилами. Соответственно, база знаний, представляющая более высокий уровень абстракции, имеет дело с классами объектов, а не самими объектами.

Главным в экспертной системе является механизм, осуществляющий поиск в базе знаний по правилам рациональной логики для получения решений. Эта машина вывода приводится в действие при получении запроса пользователя и выполняет следующие задачи:

- сравнивает информацию, содержащуюся в запросе пользователя, с информацией базы знаний;

- ищет определенные цели и причинные связи;

- оценивает относительную определенность фактов, основываясь на соответствующих коэффициентах доверия, связанных с каждым фактом;

Как следует из ее названия, машина вывода предназначена для построения заключений. Ее действие аналогично рассуждениям эксперта-человека, который оценивает проблему и предлагает гипотетическое решение. В поиске целей на основе предложенных правил, машина вывода обращается к базе знаний до тех пор, пока не найдет вероятный путь к получению приемлемого результата.

Задача интерфейса пользователя состоит в организации обмена информацией между оператором и машиной вывода. Очевидно, что чем более естественен интерфейс, тем выше требования к внешней оперативной памяти. Машина вывода применяет логику, четкие рассуждения, установленные правилами, для проверки заключений и получения выводов. Через интерфейс пользователя это система проводит свое исследование и поддерживает связь с человеком, который ею управляет.

Современной ступенью методологического и теоретического осмысления, инструментом, которым оперируют специалисты в области биомедицинских наук, перенося в них опыт, методологию и традиции точных наук, является системный подход. Системный анализ способен дать наиболее адекватное представление об изучаемых морфологических процессах, являясь сутью принятия решений в условиях большой неопределенности. Возрастающее использование математики в естественных науках сказывается на развитии современной медицины и патологии в рамках которых системное исследование характеризуется двумя основными требованиями: количественным описанием совокупностей структурно-функциональных элементов изучаемого объекта и определением тесноты связей между ними, что дает объективное представление об изучаемой биоструктуре и ее патологических изменениях в различных условиях.

Методы визуализации, которые использовались в данной работе, по существу являются многофакторными, как по оценке действующих на изучаемую структурную систему воздействия, так и по различным уровням исследования структур и их взаимоотношений. В связи с этим, врач должен учитывать основные принципы математической теории эксперимента [46, 89], включающие в себя:

1) рандомизацию наблюдений, т.е. внесение в эксперимент элемента случайности, создание случайной ситуации;

2) одновременное варьирование многими переменными, т.е. от устоявшегося подхода, связанного с изучением изменений какого-либо одного фактора;

3) оптимальное расположение опытов в факториальном пространстве (использование классов опытов, дающего наилучший эффект);

4) разработку четкой стратегии опыта, принятие обоснованных решений на каждом этапе наблюдения.

Разработанная компьютерная автоматизированная диагностическая система обладает рядом достоинств и преимуществ перед традиционными методами диагностики. Эффективность ее внедрения в гинекологическую практику, учебный процесс, использование в научных исследованиях складывается из качественных и количественных факторов. К числу первых относятся:

1. Предоставление врачу-гинекологу возможности оперативного визуального анализа результатов обработки данных первичного осмотра и обследования пациента в числовой и графической интерпретациях для наглядного обоснования выводов по выбору постановки диагноза;

2. Расширение знаний врача по анализу получаемой диагностической информации и ее клинической интерпретации;

3. Интеллектуальная поддержка выбора диагноза патологии миометрия;

4. Возможность осуществления обследования больного с помощью автоматизированного компьютерного ведения по амбулаторным картам с записью на магнитном носителе и при необходимости быстрой их распечатки на бумаге.

4.2. Результаты применения комплексного подхода к диагностике внутреннего эндометриоза и миомы матки в клинического практике

Апробация комплексного подхода к диагностике патологии миометрия проводилась по данным 60 пациенток Воронежского областного клинического роддома: 20 больных с диагнозом: внутренний эндометриоз, 20 больных с диагнозом: миома матки и 20 пациенток с сочетанной патологией миометрия. Анализ результатов проводился на основе критериев и алгоритмов, изложенных в главе 3. По данным, представленным в приложении 1, были получены значения обобщенного (У?об) и интегрального (RUH) показателей, диагноз на основе кластерного анализа и дискриминантных функций. Результаты постановки диагноза на основе обобщенного (.Ro6) и интегрального (.RUH) показателей представлены в табл. 4.9.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы получены следующие результаты:

1. Проведен статистический анализ заболеваемости внутренним эндо-метриозом и миомой матки по районам Воронежской области. Получена классификация территориальных единиц региона по рассматриваемым нозологическим формам с использованием ГИС-технологий.

2. Построены прогностические модели методами прямого и адаптивного краткосрочного прогнозирования. Получены прогнозные оценки по заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки на 2002 и 2003 года для территориальных единиц Воронежской области.

3. Сформированы характерные клинические и ультразвуковые признаки внутреннего эндометриоза, миомы матки и их сочетания.

4. Проведен анализ различных методов и алгоритмов принятия решений, учитывающих выбор оптимального варианта решения на основе экспертных оценок, статистического и многокомпонентного представления медицинской информации.

5. Предложены алгоритм диагностики патологии миометрия и методика формализации процессов функционирования системы диагностики патологии миометрия на основе математического аппарата сетей Петри, что способствует ее эффективному применению методов ультравуковой диагностики при исследовании патологий миометрия.

6. Предложена информационная технология статистического синтеза критериев и алгоритмов принятия решения при диагностике внутреннего эндометриоза и миомы матки.

7. Проведена классификация пациентов по различным диагностическим показателям для определения патологии миометрия и сформированы дискриминантные функции диагноза.

8. Проанализированы результаты исследования и внедрения их в клиническую практику, приведены результаты комплексной диагностики патологии миометрия в клинических условиях. Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедр акушерства и гинекологии № 2 ВГМА им. H.H. Бурденко и системного анализа и управления в медицинских системах ВГТУ, а также используются в практической деятельности Воронежского областного клинического роддома и отделении эндоскопической гинекологии городской клинической больницы № 10 «Электроника» (г.Воронеж).

1. Абрамова М.М. Рентгенологическая картина эндометриоза матки. // Акуш. и гинек. -1959. -N. 5. -С. 46-52.

2. Авцын А.П. Введение в географическую патологию. М.: Медицина,1972.

3. Адамян Л.В., Алексеева М.Л., Новиков Е.А. и соавт. Диагностическая значимость определения антигена CA 125 у гинекологических больных. // Акуш. и гинек. 1990. - N.12. - С. 57-58.

4. Адамян Л.В., Клиника, диагностика и лечение генитального эндометриоза. // Акуш.и гинек. 1992. -N. 3-7. -С. 54-59.

5. Адамян Л.В., Селезнева Н.Д., Стриженов А.Н., Ищенко А.И. Клиника, диагностика и лечение генитального эндометриоза: Методические рекомендации. -М. 1990. - 31 с.

6. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Основы моделирования и первичная обработка данных. М.: Финансы и статистика, 1983.

7. Александров В.В., Шнейдеров B.C. Обработка медико-биологических данных на ЭВМ. Л.: Медицина, 1984.

8. Анализ гинекологических заболеваний с использованием компьютерных технологий / E.H. Коровин, С.И. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Новые физико-математические и информационные технологии: Сб. науч.-практ. работ. Рязань: РГМУ, 2003. С. 86-89.

9. Анализ динамики и прогнозирование развития заболеваний внутренним эндометриозом / E.H. Коровин, С.И. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Компьютеризация в медицине: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж, 2002. С. 54-58.

10. Анализ ситуации по гинекологическим заболеваниям в регионе на базе геоинформационных технологий / E.H. Коровин, С.И. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Прикладные задачи моделирования и оптимизации: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж, 2002. С. 111-114.

11. Андерсон Т. Статистический анализ временных рядов. М.: Мир, 1970.

12. Апряткика В.П., Гурьев A.B., Цвелев Ю.В. Комплексная клинико-лучевая диагностика генитального и экстрагенитального эндометриоза. // Вести, рентгенологии и радиологии. -1990. -N. 5-6. -С. 131.

13. Баскаков В.П. Эндометриозы. М. 1966.

14. Баскаков В.П. Дифференциальная диагностика эндометриоза. // Вопр. онкол. -1971. -N. 11. -С. 40-43.

15. Баскаков В.П. Клиника и лечение эндометриоза . Л.: Медицина. 1979.

16. Беллман Р. Математические методы в медицине. М.: Мир, 1987.

17. Бессмертный Б.С. Математическая статистика в клинической, профилактической и экспериментальной медицине. М., Медицина, 1967.

18. Биологическая и медицинская кибернетика. Справочник. Составители: Минцер О.П., Угаров Б.Н., Попов A.A. и др. Киев: Наукова думка, 1986.

19. Брехман Г.И., Миронов A.A. Ультраструктурная характеристика микроциркуляции в опухолевых узлах миомы матки. Акушерство и гинекология, 1983, №9, 65-67.

20. Брехман Г.И., Миронов A.A. Ультраструктурное исследование лейо-миомы матки. Акушерство и гинекология, 1986, № 2, 20-22.

21. Вазан М.Т. Стохастическая аппроксимация. М., Мир, 1972.

22. Василевская JI.H., Александрова З.М. Клиника, диагностика и лечение хронического воспаления придатков у больных миомой матки. Акушерство гинекология, 1975, № 5, 18-23.

23. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М., Наука, 1973.

24. Вихляева Е.М., Василевская JI.H. Миома матки. М. Медицина, 1981,с.159.

25. Вихляева Е.М., Паллади Г.А. Патогенез, клиника и лечение миомы матки. Кишинёв, Штиинца, 1982, с.300.

26. Войтенко A.B., Попова О.Б., Демьянова О.П. Функциональные возможности программно-аппаратных элементов геоинформационных систем для организации и анализа данных в медицинских приложениях // Компьютеризация в медицине. Воронеж: ВГТУ, 1996.

27. Гальстер М.Н. Патоморфологическая характеристика узлов при фибромиоме матки. Сборник научных трудов Владивостокского мед. института, 1972, т. 7 269-270.

28. Гельфанд И.М., Губерман Ш.А., Шифрин М.А. Прогнозирование и распознавание в медицинских задачах // Распознавание. Классификация. Прогноз. Вып.1, М.: Наука, 1988.

29. Горелик A.A., Гуревич K.M., Скрипкин В.А. Современное состояние проблемы распознавания. М.: Наука, 1985.

30. Горелик A.A., Скрипкин В.А. Методы распознавания. М.: Наука, 1984.

31. Гохман О.Г. Экспертное оценивание. Воронеж: ВГУ, 1991.

32. Гублер Е.В. Информатика в патологии, клинической медицине и педиатрии. -JL: Медицина, 1990.

33. Давыдов А.И. Трансвагинальная эхография в клинической практике. // Акуш. и гин. 1991. -N. 8. -С. 71.

34. Давыдов А.И., Стриженов А. Н. Ультразвуковая диагностика гениталь-ного эндометриоза. // Ультразвуковая диагностика в акушерстве гинекологии ипедиатрии -1992. -N. 1. сс. 86-91.

35. Дамиров М.М., Бакулева Л.П., Шабанов А.М.,Слюсарь H.H. Клинико-морфологическое сопоставление ультразвуковых критериев аденомиоза. // Акуш. и гинек. -1994. -N .2. -С. 43-49.

36. Дамиров М.М., Кулаков В.И., Бакулева Л.П. Шабанов A.M., Саркисов С.Э., Слюсарь H.H. Клиника, диагностика и лечение корпорально-истмической локализации внутреннего эндометриоза матки. // Акуш. и гинек. -1993. -N. 3. -С. 37-40.

37. Демидов В.Н., Александров В.Б., Жаворонкова Е.И. Ультразвуковая диагностика рака прямой кишки у женщин с использованием трансвагинального датчика. // Тез. докл. II съезда ассоциации спец. ультразвуковой диагностики в медицине. -М. 1995. -С. 81.

38. Демидов В.Н., Зыкин Б.И. Ультразвуковая диагностика в гинекологии -М.: Медицина, 1990. -220 с.

39. Железнов Б.И. Характеристика и трактовка изменений эндометрия и яичников при миомах матки. Акушерство и гинекология. 1980. № 1. 37-40.

40. Железнов Б.И., Стрижаков А.Н. Генитальный эндометриоз. -М.; Медицина,-1985. 160 с.

41. Журавлев С.Г., Ермаков В.В. Биомедицинские математические модели и их идентификация. М., ВИНИТИ 1989.

42. Журавлев Ю.Г. Об алгоритмических методах в задачах распознавания и классификации// Распознавание. Классификация. Прогноз. Вып. 1. М.: Наука, 1988.

43. Зацепина С.А., Львович Я.Е., Фролов В.Н. Теория управления: Учеб. пособие. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1989.

44. Зацепина С.А., Львович Я.Е., Фролов М.В. Управление в биотехнических и медицинских системах/ Под ред. В.Н. Фролова. Учеб. пособие. Воронеж: ВГТУ, 1994.

45. Зыкин Б.И. Принципы эхографической диагностики в гинекологии. //

46. Акуш. и гинек. 1981. -N. 2. -С. 39-43.

47. Зыкин Б.И. Эхография в диагностике генитального эндометриоза. // Сов. медицина. -1981. -N. 11. -С. 51-54.

48. Информационная поддержка принятия решений при диагностике гинекологических заболеваний / E.H. Коровин, С.И. Нечаева, О.В. Родионов, М.В. Фролов // Интеллектуальные информационные системы: Тр. Всерос. конф. Воронеж, 2003. 4.1. С. 180-181.

49. Искусственный интеллект. Модели и методы. Справочник/ Под ред. Поспелова Д.А. Кн. 2. -М.: Радио и связь, 1990.

50. Ищенко А.И., Белоусов М.А. Дополнительные возможности ультразвуковой диагностики распространенных форм генитального эндометриоза. Акуш. и гинек. 1990. -N.12. сс. 45-47.

51. Калинина В.Н., Панкин В.Ф. Математическая статистика. М.: Высш. школа, 1994.

52. Кант В.И. Математические методы и моделирование в здравоохранении. М.: Медицина, 1987.

53. Коровин E.H., Нечаева С.И., Фролов М.В. Информационная технология статистического синтеза критериев и алгоритмов диагностики гинекологических заболеваний // Современные сложные системы управления: Сб. науч. тр. Воронеж, 2003. С. 52-54.

54. Коротких И.Н., Родионов О.В., Фролов М.В. Технология реабилитационных мероприятий: Учебн. Пособие. Воронеж: ВПИ, 1993.

55. Кошкарев A.B., Тикунов B.C. Геоинформатика / Под ред. Д.В. Лисиц-кого. М.: Картгеоцентр, 1993.

56. Кузнецов В.А. К клинике некротических фибромиом матки. Акушерство и гинекология, 1962, № 4, 64.

57. Ландеховский Ю.Д., Стрижаков А.Н., Талина С.И. Рентгенотеле-визионная диагностика внутреннего эндометриоза матки. // Акуш. и гин. -1988. -N. 3. -С. 50-54.

58. Ластед JI. Введение в проблему принятия решений в медицине. М.: Мир, 1971.

59. Лебедев Н.В., Ельцов-Стрельков В.И. Новый способ диагностики аде-номиоза матки. // Тез. док. VI съезда акушеров-гинекологов РСФСР. -М. 1987. -С. 200-201.

60. Лесакова A.C. Миома матки. М., 1971, с. 128.

61. Львович Я.Е., Фролов М.В. Моделирование биотехнических и медицинских систем. Воронеж, 1994.

62. Майер И. О., Данелия Г.С. Сочетание эндометриоза и миомы матки // Акуш. и гинек. -1983. N. 11. -С. 57-58.

63. Моделирование дискретных параллельных процессов управления с помощью сетей Петри. / В.Б. Васильев, В.В. Кузьмук, Г. Майер, С. Фенч // Электронное моделирование, 1986, т.8, № 2.-е. 10-15, 28.

64. Нечаева С.И., Фролов М.В. Анализ клинических признаков больных внутренним эндометриозом // Специализированная медицинская помощь: Сб. науч.-практ. работ. Воронеж, 2003. Вып. VII. С. 45-47.

65. Нечаева С.И., Фролов М.В. Методика математического описания процессов диагностики и выбора тактики лечения гинекологических заболеваний // Прикладные задачи моделирования и оптимизации: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж, 2002. С. 35-39.

66. Нечаева С.И., Фролов М.В. Формирование клинических признаков заболеваемости внутренним эндометриозом и миомой матки на основе компьютерной обработки информации // Интеллектуальные информационные системы: Тр. Всерос. конф. Воронеж, 2003. 4.1. С. 76-77.

67. Ничинорук В.Ю. Лечение миомы, сочетающейся с внутренним эндометриозом. / Тез. докл. VI съезда акуш.-гинек. РСФСР. -М., 1987. -сс. 206-207.

68. Павлович В.Г. Ультразвуковая диагностика эндометриоза в условиях женской консультации. //Тез. докл. VI съезда акуш.-гинек. РСФСР.-М., 1987. С. 226-227.

69. Перельман В.А., Дамиров М.М., Базина и др. Комплексная диагностика аденомиоза. // Визуализация в клинике. -1993. -N. 3. -с. 25-29.

70. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. // Пер. с англ. М.: Мир, 1984 - 263 с.

71. Прикладная статистика. Классификация и снижение размерности. Справ, изд./ Под ред. Айвазяна С.А. М.: Фин. и стат., 1989.

72. Побединский Н.М., Лопатина Т.В.,. Волобуев А. И. и др. Диагностика генитального эндометриоза. Некоторые вопросы патогенеза, клиники и терапии генитального эндометриоза. -М., 1979. -с. 57-66.

73. Применение сетей Петри. / В.В. Никонов, Ю.Е. Подгурский // Зарубежная радиоэлектроника, 1986.- № II.- С. 17-37.

74. Пшеничникова Т.Я. Эндометриоз. // Бесплодие в браке. М. 1991.- с. 206-228.

75. РайскинаМ.Е. Статистическая обработка данных. Вильнюс, 1989.

76. Распознавание образов и медицинская диагностика/ Под редакцией Ю.М. Неймарка. М.: Наука, 1972.

77. Савицкий Г.А. Миома матки. Патогенетические и терапевтические аспекты Серия практического и теоретического акушерства и гинекологии, 1994. с.215.

78. Савицкий Г.А., Морозов В.В. и др. К патогенезу роста миомы матки. Акушерство и гинекология, 1981, № 4, 13-15.

79. Стрижаков А.Н. Научные достижения и перспективы изучения проблемы генитального эндометриоза. // Тез. докл. VI съезда акушеров-гинекологов РСФСР. М., 1987. - С. 192-194.

80. Стрижаков А.Н. Актуальные проблемы генитального эндометриоза. // Акуш. и гинек. 1988. -Ы. 3. -сс.3-5.

81. Стрижаков А.Н., Давыдов А. И. Клиническая трансвагинальная эхография. -М., -1994. -184с.

82. Супрун Л .Я. Эндометриоз. -Минск., 1987. -127 С.

83. Сухих Г.Т., Волков Н.И., Ионов И.Д. Изменения иммунитета при эндо-метриозе и его возможное патогенное значение. // Диагностика и лечение бесплодного брака. М., 1988. -С. 122-128.

84. Терехина А.Ю. Анализ данных методами многомерного шкалирования. М.: Наука, 1986.

85. Федорков Е.Д. Моделирование и оптимизация дуальных динамических объектов в медицине. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 1997.

86. Фролов В.Н. Управление в биологических и медицинских системах: Учебное пособие. Воронеж, 2001.

87. Шинкарева Л.Ф., Сабсай М.И. О клиническом течении и принципах диагностики внутреннего эндометриоза. // Генитальный эндометриоз. -Горький. 1980. -С. 127-133.

88. Шинкарева Л.Ф., Сабсай М.И., Серебреникова К.Г. Внутренний эндометриоз матки: -Горький., 1984. -85 с.

89. Adamson D.G. Diagnosis and clinical presentation of endometriosis. // Am.J. Obstet. Gynecol. 1990. -Vol. 162, N. 2. -p. 568-569.

90. Adesanya O.O., Zhou J., Bondy C.A. Sex steroid regulation of insulin-like growth factor system gene expression and proliferation in primate myometrium. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1996, 81(5): 1967-1674.

91. Lemay A., Brunei C., Hebert J. Cytokine-induced secretion of monocyte chemotactic protein-1 by human endometriotic cells in culture. Am. J. Obstet. Gynec., 1995, V. 172, №2, Part 1.336.