автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Научный метод обработки информации при акустической диагностике влияния производственной среды на здоровье человека

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИАГНОСТИЧЕ- 20 СКОЙ ПРОЦЕДУРЫ И ОЦЕНКИ ПРОГНОСТИЧЕСКОЙ ГИПОТЕЗЫ

1.1 Принципы формирования диагностической процедуры.

1.2 Оценочные статистические методы.

1.2.1 Метод конечных состояний (Байесовский подход).

1.2.2 Метод максимального правдоподобия.

1.2.3 Метод последовательного анализа.

1.2.4 Метод неоднородного последовательного анализа.

1.3 Моделирующие статистические методы.

1.3.1 Метод дискриминантного анализа.

1.3.2 Метод кластерного анализа.

1.3.3 Метод фазового пространства.

1.4. Аппаратное обеспечение диагностической процедуры.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ РЕСПИРАТОРНОГО СПЕЦИФИЧЕСКОГО АКУСТИЧЕСКОГО ФЕНОМЕНА

2.1 Механика дыхания.

2.1.1 Система давлений в дыхательной системе.

2.1.2. Моделирование системы дыхания.

2.1.3. Условия возникновения дыхательных шумов.

2.2 Типы воздушного потока, генерирующие специфический акустический феномен при дыхании.

2.3 Типы дыхания.

2.4. Параметры респираторного цикла (легочные объемы).

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА АКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПРОИЗВОДСТ

ВЕННОЙ СРЕДЫ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА (ОСНОВЫ БРОНХО-ФОНОГРАФИИ).

3.1. Паттерн дыхания.

3.2. Характеристики .паттерна.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ

ПАТТЕРНА ДЫХАНИЯ (ОСНОВЫ БРОНХОФОНОГРАФИИ).

4.1 Методика расчета спектра частот вынужденных колебаний.

4.2 Методика расчета спектра частот собственных колебаний.

4.3 Методика расчета энергетических параметров паттерна.

ГЛАВА 5. СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ

ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА.

5.1. Применение регрессионного анализа для определения параметров респираторного цикла.

5.2. Применение дискриминантного анализа для построения диагностических статистических моделей (дискриминантный анализ патер

5.2.1. Определение дискриминантных функций и построение диаграммы рассеяния.

5.2.2. Интерпретация канонических дискриминантных функций.

5.2.3. Процедуры классификации.

5.2.4. Вероятность принадлежности к классу.

5.2.5. Учет априорных вероятностей (оценка ошибочной классификации)

5.2.6. Измерение остаточной дискриминации с помощью А-статистики У илкса.

5.2.7. Построение диагностических статистических моделей.

Актуальность проблемы. Наиболее выраженному неблагоприятному воздействию человек, прежде всего, подвергается при профессиональной деятельности, связанной с вредными условиями труда. В рабочей зоне могут создаваться уровни концентраций вредных веществ намного большие, чем просто в окружающей среде, влияние которых может неблагоприятно отразиться на состоянии здоровья, репродуктивной функции, потомстве. Поэтому сохранение здоровья человека в современных условиях становится приоритетной задачей (Из-меров Н.Ф., 2000).

Такой подход вытекает из Федерального Закона "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" № 52 - ФЗ от 30.03.1999 г. и постановления Правительства Российской Федерации от 24.07.2000 г. № 554 "Об утверждении Положения о Государственной санитарно-эпидемиологической службе Российской Федерации и Положения о санитарно-эпидемиологическом нормировании". В законе подчеркивается, что при осуществлении хозяйственной деятельности, предприятия всех форм собственности Российской Федерации обязаны руководствоваться главным принципом, основанном на охране жизни и здоровья человека.

Известно, что вредные производственные факторы могут вызывать профессиональную патологию, в том числе и бронхолегочную, временное или стойкое снижение работоспособности, повысить частоту заболеваний, в том числе и инфекционных, привести к ранней инвалидизации, а также быть причиной острых заболеваний, внезапного ухудшения здоровья, или даже смерти (Измеров Н.Ф., Денисов Э.И. и соавт. 1993; Измеров Н.Ф., Суворов Г.А. и со-авт. 1997).

По этой причине бронхиальная астма в настоящее время является одной из наиболее актуальных и широко обсуждаемых проблем клинической медицины. Распространенность заболевания за последние десятилетия увеличилась более чем в 10 раз (Каганов С.Ю., Розинова Н.Н., 2000). При этом астма существенно помолодела, начало заболевания сместилось в более ранний возраст (Чучалин А.Г., 1998; Белова О.И. и соавт., 2001. - С. 16).

В настоящее время созданы единые подходы к трактовке болезни, разработаны критерии диагностики, методы терапии и профилактики. Тем не менее, i остается достаточно широкий диапазон нерешенных проблем. Так в многочисленных исследованиях указывается, что длительное течение болезни является одной из основных причин, ведущих к формированию неблагоприятных вариантов бронхиальной астмы (Балаболкин И.И., Кудрявцева А.В., Тюменцева Е.С., 2001; Петрова И.В., Богданова А.В., Бойцова Е. В., 1997). В то же время своевременная диагностика заболевания у пациентов данной категории имела место в « 62 % случаев, что вело к запоздалому началу адекватной терапии и способствовало более тяжелому течению бронхиальной астмы.

Характер клинической картины заболевания определяется периодом болезни и зависит от давности заболевания и частоты обострений. Для количественной оценки, например, тяжести обострения, а также эффективности терапии, может быть использован, в частности, клинический индекс, критерии оценки которого включают частоту и характер дыхания, интенсивность и продолжительность хрипов, показатель ОФВь объем терапии. Следует заметить, что некоторые из перечисленных величин (продолжительность хрипов) достаточно трудно измерить.

Таким образом, процедура диагностики, с вычислительной точки зрения, может быть и должна быть дополнена некоторым математическим аппаратом, повышающим или, по крайней мере, облегчающим верификацию диагноза, получаемого клиническими методами.

В связи с этим проблема диагностики данной патологии имеет большое значение. Использование профилактических осмотров различных видов (Фудин Н.А., Хадарцев А.А. и соавт., 2001), профессиональный отбор также могут сыграть положительную роль. Предварительные и периодические медицинские осмотры осуществляются в соответствии с приказом Минздрава РФ № 90 от 14.03.96 "О порядке проведения предварительных и периодических медицинских осмотров работников и медицинских регламентах допуска к профессии" и отраслевыми тарифными соглашениями.

Современные гигиенические нормативы условий труда предусматривают ограничение уровней вредных производственных факторов с тем, чтобы создать безопасные условия труда.

Одним из основных путей попадания вредных веществ в организм человека в виде паров, газов и пыли являются органы дыхания, при этом попавшие в организм вредные вещества могут оказывать как общее действие, снижающее общую сопротивляемость организма, так и избирательное действие. Кроме того, многие вредные вещества на производстве являются аллергенами, вызывающими соответствующие реакции и провоцируя приступы затрудненного дыхания, а в некоторых случаях становятся причиной бронхиальной астмы (Путов Н.В., Федосеев Г.Б., 1988; Белова О.И. и соавт., 2001).

Не случайно, наряду с вибрационной, заболеваниями опорно-двигательного аппарата, в структуре профессиональных хронических заболеваний занимают ведущее место заболевания органов дыхания (Государственный доклад "О состоянии здоровья населения Российской Федерации в 2000 году", М., 2001 г).

Таким образом, состояние бронхолегочной системы может рассматриваться в качестве маркера отрицательного воздействия загрязнения воздуха. Наряду с оценкой состояния респираторной системы работающих во вредных условиях труда, целесообразно рассматривать соответствующие значения параметров и для их потомства.

Для профилактики действия вредных веществ на органы дыхания важно установить, когда появляются первые признаки их воздействия на организм, когда наступают изменения отдельных функций органов и систем, выходящие за рамки приспособительных физиологических реакций. При этом большое значение имеет клинико-гигиеническая оценка влияния производственной среды. Такую оценку целесообразно устанавливать на основе количественной информации, для получения которой необходимо соответствующее измерительное устройство.

В течение многих лет в Российской Федерации уровень зарегистрированной профессиональной заболеваемости и инвалидности был значительно ниже истинного, что было связано в определенной степени с недостаточным уровнем выявления патологии, в том числе бронхолегочной (Государственный доклад "О состоянии здоровья населения Российской Федерации в 1999 году", М., 2000 г.). Среди причин неполного выявления заболеваний не последняя роль принадлежит недостаточному материально-техническому оснащению лечебно-профилактических учреждений, отсутствию необходимого диагностического оборудования (особенно для проведения медосмотров рабочих, связанных с пылью, вибрацией, шумом, физическими перегрузками, ртутью, свинцом). В Государственных докладах Минздрава России особое внимание обращается на то, что на предприятиях не проводится спирометрия, по результатам которой возможна оценка состояния бронхолегочной системы.

Эти причины несвоевременного и неполного выявления заболеваний приводят к несвоевременной диагностике начальных признаков профессиональной патологии (Измеров Н.Ф., Широков Ю.Г., Лебедева Н.В. 1994).

С внедрением в практику массовых диагностических скрининг-тестов в последние годы стало возможным значительное повышение эффективности первичного выявления различных отклонений в состоянии здоровья, функционального статуса организма. Однако, многие тесты инвазивны, трудоемки, основаны на использовании дорогостоящей техники. В выездных условиях необходимо использование методических приемов, воспроизводимых на базе передвижных лабораторий и несущих информацию интегрального характера.

В этой ситуации весьма актуальным является разработка систем и алгоритмов их применения, позволяющих судить об индивидуальной восприимчивости к загрязнению атмосферного воздуха, т.е. систем на интегральную оценку вредности составляющих какого-либо технологического процесса.

Одним из главных направлений при создании таких систем является разработка научных методов и технических средств реализации новых диагностических методик, которые позволят управлять процессами активного приспособления рабочих к меняющимся условиям труда.

В ряде работ рассматриваются вопросы проведения исследований некоторых акустических феноменов, сопровождающих респираторный цикл (Вовк И.В. и соавт., 1995; Kraman S.S., 1995; HJ. Schreur et all., 1994; Korenbaum V.I. et all., 1997, 1998; Коренбаум В.И. и соавт., 1997).

Однако, особенностью рассматриваемых работ является отсутствие комплексного подхода:

- при проведении исследований частотный диапазон существования акустических феноменов, необоснованно сокращается до 1200-1400 Гц; высокочастотная часть аудиоспектра (свыше 1400 Гц) исключена из рассмотрения; количественная оценка этих акустических феноменов отсутствует, поэтому результаты исследований носят описательный характер; практически отсутствует аппаратное обеспечение процедуры регистрации.

Поэтому для обеспечения надежности профессиональной деятельности и сохранения здоровья человека, снижения уровня аварийности, производственного травматизма и профессиональной заболеваемости является актуальной разработка специализированной системы мероприятий, ее аппаратного обеспечения. Такая система должна включать научно-методическое, медико - техническое, аппаратно - программное, математическое обеспечения контроля за состоянием здоровья населения, находящего в зонах антропогенного загрязнения.

Цель работы - обеспечение достоверности информации об изменениях в организме человека в производственной среде промышленных предприятий и в окружающей среде - путем разработки научного метода обработки информации при акустической диагностике влияния внешних условий на здоровье.

Специальными задачами в рамках достижения цели исследования:

1. Получение паттерна дыхания на основе акустического портретирования респираторного цикла,

2. Определение спектра вынужденных частот, обусловленных специфическим акустическим феноменом.

3. Определение спектра собственных частот системы цилиндрических элементов, моделирующих структуру трахеобронхиального дерева.

4. Определение динамических перемещений, приводящих к возникновению специфического акустического феномена.

5. Определение энергетических характеристик респираторного цикла -акустической работы и мощности специфического акустического феномена.

6. Определение возможностей разработанного метода при формировании групп риска, проведении анализа влияния профессиональных условий труда, экологических сдвигов на здоровье человека, разработке критериев оптимальности процедуры внешнего управления (терапевтической процедуры, подбор лекарственных средств и средств реабилитации).

Методические задачи:

1. Формирование признакового пространства болезней (достоверных диагностических признаков).

2. Обеспечение возможности формирования образцов паттернов для некоторых заболеваний бронхолегочной системы.

3. Разработка решающих правил диагностики.

4. Разработка статистических алгоритмов прогнозирования течения болезни.

Научная новизна и теоретическая значимость работы.

Впервые на основании комплексных научно-технических разработок и клинических исследований получен ряд новых приоритетных данных в области регистрации информации о состоянии бронхолегочной системы: установлено, что при воздействии антропогенных производственных факторов на бронхолеточную систему персонала уже на стадии преморбидного фона или предболез-ни возникают специфические акустические феномены, оценка которых может служить диагностическим признаком развития заболевания; выявлены частотные диапазоны проявлений достоверных диагностических признаков различных пульмонологических нозологических форм.

Впервые показано, что результаты акустического портретирования респираторного цикла могут быть представлены в виде множества эквидистантных мгновенных спектров, образующих трехмерную "поверхность состояний", которая отображает специфические акустические феномены, имеющие диагностическую значимость. Эта поверхность состояний получила название "паттерн дыхания"

Впервые показано, что получаемый при акустическом портретировании паттерн дыхания должен подразделяться на диагностические поля, в одном из которых располагаются достоверные диагностические признаки рестриктивных заболеваний, в другом диагностическом поле - признаки обструктивных заболеваний.

С целью количественной оценки специфического акустического феномена разработаны методики определения частотных спектров вынужденных и собственных частот, а также методика оценки перемещений бронха по воздействием возбуждающего фактора.

На модели воздушного турбулентного потока показано, что в качестве причин, приводящих к возникновению специфических акустических феноменов, должны рассматриваться: срыв вихрей на мерцательном эпителии, патологические изменения в бронхах (рестриктивные и/или обструктивные), бифуркации бронхов.

Для количественной характеристики паттерна дыхания при акустической диагностике бронхолегочных заболеваний предложено использовать новый параметр - акустическую работу, которая представляет собой количественную оценку энергетических затрат бронхолегочной системы на возбуждение специфического акустического феномена в течение или отдельной фазы, или всего респираторного цикла.

Впервые разработана оригинальная методика сканирования респираторного цикла.

В предлагаемой постановке работа носит приоритетный характер и не имеет аналогов в России, что подтверждено патентом Российской Федерации № 5062396, А 61 В 5/08. Опубликовано 27.06.95, бюллетень. № 18.

Практическая ценность работы заключается в следующем.

На основе акустического портретирования респираторного цикла разработан научный метод и критерии диагностики для оценки влияния антропогенных факторов на здоровье человека, что послужило основанием создания нового диагностического метода - бронхофонографии, - обеспечивающего, вместе с классическими диагностическими процедурами, комплексный подход к оценке риска бронхолегочных заболеваний и их профилактике.

Разработана методика реализации бронхофонографии, которая включает:

- методику расчета частотных диапазонов существования впервые установленных достоверных диагностических признаков; эта методика предназначена для выявления причин возникновения специфических акустических феноменов, сопровождающих некоторые бронхолегочные заболевания заболевания;

- методику расчета диаметра бронха; эта методика предназначена для оценки зоны расположения поврежденных бронхов в трахеобронхиальном дереве;

- методику расчета перемещений бронха, приводящих к специфическому акустическому феномену;

- методику количественной оценки паттерна дыхания на основе расчета энергетического параметра - акустической работы, затрачиваемой бронхоле-гочной системой на возбуждение специфических акустических феноменов.

Разработана статистическая регрессионная модель, которая обеспечивает получение численных оценок параметров функции внешнего дыхания на основе регистрации паттерна дыхания.

Разработана статистическая дискриминантная модель для проведения дифференциальной диагностики и статистического моделирования влияния среды на состояние здоровья человека. Эта модель позволяет относить паттерн дыхания к конкретной нозологической форме заболевания на основе критерия близости центроидов в форме обобщенной меры расстояния. На этой основе возможно получение опорных (образцовых) паттернов дыхания, предназначенных для верификации диагноза в спорных случаях.

Внедрение результатов работы.

Диссертационные исследования позволили получить параметры достоверных диагностических признаков, по которым возможна диагностика заболеваний бронхолегочной системы; разработать компьютерный диагностический комплекс "Паттерн", предназначенный для регистрации паттернов дыхания, а также прикладные программы для количественной оценки последних.

Комитетом по новой медицинской технике Министерства здравоохранения Российской Федерации (Протокол № 4 заседания комиссии по аппаратам, приборам и инструментам, применяемым в педиатрии, акушерстве и гинекологии от 28.04.2000 г) компьютерный диагностический комплекс рекомендован к постановке на производство и к применению в медицинской практике.

Компьютерный диагностический комплекс "Паттерн" установлен и работает в ряде клиник в некоторых городах Российской Федерации:

- г. Москва: Московский НИИ педиатрии и детской хирургии Министерства здравоохранения Российской Федерации, Детский научно-практический центр противорадиационной защиты, Республиканский детский консультативно - диагностический центр; г. Челябинск: детские больницы № 4, № 8, больница Южно - Уральской железной дороги, кафедра пропедевтики детских болезней и факультетской педиатрии Челябинской государственной медицинской академии;

- г. Владимир: областная детская клиническая больница.

Апробация результатов работы и публикации.

Основные положения и результаты работы представлялись на V Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Москва, 1995), XXI Интернациональном конгрессе педиатров (Каир, 1996), II Международной конференции по электромеханике и электротехнологии (Крым, 1996), Всероссийской научно-практической конференции «Чернобыль - десять лет спустя. Итоги и перспективы» (Брянск, 1996), Международной научно-технической конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии» (Владимир, 1996), VII Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Москва, 1997), Научно-практической конференции «Промышленная экология-97» (Санкт - Петербург, 1997), III Международной конференции «Электромеханика и электротехнологии» (Москва, 1998), Международной конференции «Медико - экологические проблемы репродуктивного здоровья работающих» (Москва, 1998), X Национальном конгрессе пульмонологов (Санкт-Петербург, 2000), научно - технической конференции "Инженерная экология - XXI век" (Москва, 2000), Международной конференции "Исследование легочных шумов" (Берлин, 2001), VIII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2001), Научно-практическом постоянно-действующем семинаре "Биологические эффекты малых доз радиации" (Минск, 2001), на выставках - семинарах "Охрана труда" (г. Москва, ВВЦ, 1999, 2000, 2001 г.г.), на совместном заседании кафедры внутренних болезней и медико-биологических дисциплин (Тульский государственный университет, 2002 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 печатных работ, из них 2 монографии, авторское свидетельство на изобретение, патент Российской Федерации, практическое руководство.

Положения, выносимые на защиту:

1. Приоритетный метод регистрации специфических акустических феноменов, оценка которых является диагностическим признаком развития бронхо-легочного заболевания. Метод включает: определение диагностических полей расположения достоверных диагностических признаков; методику расчета частотных составляющих, на которых проявляются специфические акустические феномены; методику расчета диаметра бронхов, являющихся причиной возникновения специфических акустических феноменов, методику расчета интегральной оценки, характеризующей результаты акустического портретирования респираторного цикла, - акустической работы, под которой понимается энергетическая оценка специфического акустического феномена.

2. Регрессионная модель, обеспечивающая получение оценок параметров функции внешнего дыхания на основе регистрации паттерна дыхания, под которым понимается отображение результатов акустического портретирования

19 респираторного цикла на протяжении как отдельных фаз последнего, так и по всей его длительности.

3. Дискриминантная модель для проведения дифференциальной диагностики состояния бронхолегочной системы, позволяющая относить паттерн дыхания к конкретной нозологической форме патологии по критерию близости объекта (паттерна дыхания) к центроиду, формируемому на основе опорных (образцовых) паттернов дыхания, под которыми понимаются результаты акустического портретирования, полученные для установленного бронхолегочного заболевания.

Выводы

1. Решение актуальной задачи теоретического, аппаратного, математического обеспечения процесса диагностики влияния производственной среды на здоровье человека получено на основе разработки расчетных методик, статистических моделей, регистрирующих устройств, объединенных в новый диагностический метод - бронхофонографию.

2. В качестве критерия состояния бронхолегочной системы человека разработаны математические модели описания акустического портрета респираторного цикла. Представление портрета в трехмерной системе координат получило название паттерна дыхания, который представляет собой множество эквидистантных мгновенных спектров, сгруппированных в отдельные блоки. Оценка изменения здоровья человека устанавливается по локализации достоверных диагностических признаков в предварительно определенных диагностических полях.

3. Акустические свойства паттерна дыхания могут быть оценены при помощи результатов расчета частотных спектров существования диагностических значимых признаков.

4. Формирование признакового пространства заболеваний бронхолегочной системы рестриктивного и обструктивного типа производится по расположению диагностического поля относительно граничной частоты / = 5 кГц: если частотный диапазон проявления достоверных признаков располагается слева от граничной частоты, то соответствующее диагностическое поле отображает специфический акустический феномен, обусловленный рестриктивными нарушениями трахеобронхиального дерева. Если частотный диапазон проявления достоверных признаков располагается справа от граничной частоты, то диагностическое поле отображает акустическое проявление обструктивных нарушений.

5. Детерминированность расположения диагностических полей относительно граничной частоты является основой формирования эталонных в определенном смысле паттернов различных нозологических форм бронхолегочных заболеваний. Эталонные паттерны формируются для однородных по составу опорных групп. В качестве количественного дифференциального признака (критерия) эталонных паттернов предложено использовать энергетический параметр респираторного цикла - работу, затрачиваемую на создание акустического проявления патологических изменений в трахеобронхиальном дереве. Тогда отношение величины работы, определенной по паттерну без патологических изменений, к величине работы, рассчитанной по патологическому паттерну, может рассматриваться как мера соответствия эталонному паттерну.

6. Проведенные теоретические исследования позволили разработать группу специализированных статистических моделей. Эти модели представлены набором уравнений регрессии, позволяющие получить количественные значения параметров функции внешнего дыхания на основе паттерна респираторного цикла. Для оценки качества моделирования используется коэффициент детерминации.

7. Статистический алгоритм прогнозирования течения бронхолегочного заболевания основан на математическом аппарате дискриминантного анализа. Последний позволил получить выражения для расчета классификационных значений дискриминантных функций, по которым и проводится прогнозирование состояния. На основе статистического алгоритма разработана методика формирования оптимального множества дискриминантных переменных, т.е. группы определяющих параметров, которые обеспечивают достаточную эффективность прогноза при минимальном объеме исходных данных. Методика формирования базируется на пошаговом методе включения. Для оценки качества прогнозирования использованы процедуры классификации объекта (паттерна) по принадлежности, расчета вероятности принадлежности объекта (паттерна) к классу (нозологической форме бронхолегочного заболевания).

8. Установлено, что обоснованность отнесения новых классификационных случаев к той или иной нозологической форме можно подтвердить по расстоянию Махаланобиса между этим новым случаем и эталонным опорным центроидом. Для подтверждения правильности отнесения классификационного случая (диагноза) следует использовать критерий Уилкса, для количественной оценки которого получены граничные значения.

9. На основе анализа частотного спектра паттерна дыхания и результатов расчета акустической работы, затрачиваемой на возбуждение специфического акустического феномена, разработан алгоритм организации оптимальной системы внешнего управления в форме лечебного процесса на базе лекарственных препаратов. Этот алгоритм предполагает регистрацию нескольких паттернов с последующим расчетом акустической работы и сравнением результатов расчета. Критерием адекватного выбора лекарственных препаратов следует считать или уменьшение пиковых значений достоверных признаков в том или ином диагностическом поле, или смещение пиковых значений достоверных признаков в более высокочастотную часть спектра, или сочетание первых двух условий.

10.На основе решающих правил разработана процедура формирования групп риска и ранней диагностики, разработки адекватного плана лечения, рассматриваемого как система внешнего управления.

11. Задача опосредованной оценки влияния экологических факторов (например, антропогенного загрязнения воздуха) решается сравнительным анализом характеристик паттернов дыхания в группах риска.

Практические рекомендации

1. Предложенный метод обработки информации, получаемой при акустическом портретировании респираторного цикла и названный бронхофоногра-фией, рекомендуется применять на различных этапах диагностики состояния бронхолегочной системы для объективизации первичного диагноза, управления назначенной терапией и оценки ее эффективности.

2. Для количественной оценки патологических изменений бронхолегочной системы обструктивного и рестриктивного характера рекомендуется использовать энергетический параметр - акустическую работу (мощность), обусловленную специфическими акустическими феноменами в форме.

3. Результаты акустического портретирования респираторного цикла (паа-терн дыхания) рекомендуется использовать для получения оценок параметров функции внешнего дыхания (таких, как ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ОФВ,).

4. Результаты оценки изменений размеров бронха (диаметра) и частотного спектра проявления специфических акустических феноменов рекомендуется использовать для определения зоны нарушений в транхеобронхиальном дереве.

5. Метод бронхофонографии рекомендуется использовать в качестве альтернативного у новорожденных, детей раннего возраста и других пациентов.

6. Принципы обработки диагностической информации, заложенные в бронхофонографии, позволяют создать различные типы регистрирующих устройств: стационарные и портативные. Портативные регистрирующие устройства рекомендуются для проведения массовых обследований в целях контроля за состоянием бронхолегочной системы, формирования групп риска.

7. Получаемые в стационарном варианте регистрирующего устройства акустическое и визуальное отображения рекомендуются для использования в учебном процессе при получении комплексного портрета респираторного цикла. Такое использование бронхофонографии позволяет получать обработанную акустическую информацию в более широком, по сравнению с устоявшимся вариантом диагностической процедуры, аудиоспектре (до 12 кГц) и соотносить эту информацию с визуальным образом.

239

8. Рекомендуется использовать бронхофонографию для оценки таких временных параметров как: длительность вдоха, выдоха, всего респираторного цикла. Получаемые результаты, соотнесенные с "нормальными" значениями, рекомендуются в качестве дополнительной диагностической информации определения зоны поражения и степени тяжести заболевания.

1. А.с. 904661 СССР, МКИ3 А 61 В 5/08. Способ регистрации высокочастотных дыхательных шумов / B.C. Малышев B.C., Ардашникова С.Н. и др. (СССР). 1981 8 е.: ил.

2. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. М.: Финансы и статистика. 1982.

3. Амосов Н.М., Палец Б.Л., Агапов Б.Т. Теоретические исследования физиологических систем. Математическое моделирование. Киев: Наукова думка, 1976.-246 с.

4. Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров. М.г Изд-во «Наука». 1964.-772 с.

5. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ. М.: Изд-во «Мир». 1982. - 486 с.

6. Балаболкин И.И., Кудрявцева А.В., Тюменцева Е.С. Бронхиальная астма тяжелого течения у детей // Национальный конгресс по болезням органов дыхания, 11-й: Материалы. Москва, 2001. - С. 66

7. Белова О.И., Богорад А.Е., Дрожжев М.Е. Тяжелая форма бронхиальной астмы у детей // Всероссийский конгресс по детской аллергологии: Материалы. -Москва.-2001.-С. 16

8. Бен дат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Изд-во «Мир», 1974. - 464 с.

9. Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов. Прогноз и управление. Ч. 1, 2. М.: Изд-во «Мир», 1974. - 800 с.

10. Боровиков В.П. Популярное введение в программу STATISTICA. М.: Компьютер пресс. 1998 - 270 с.

11. П.Брандт 3. Статистические методы анализа наблюдений. М.: Изд-во «Мир». 1975.-368 с.

12. Бронхиальная астма. Очерки по аллергии и бронхиальной астме. П/р Бру-силовского Е.С. и Рапопорта Ж.Ж. 1969. 512 с.

13. Будянский Ю.А., Воронин Ю.А., Чатков А.А. Некоторые свойства расстояний и мер сходства между множеством объектов. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1976.-42 с.

14. Вибрация и шум электрических машин: Учебное пособие. Утверждено учебным управлением МЭИ в качестве учебного пособия для студентов/ Малышев B.C., Астахов Н.В., Медведев В.Т., Полухин В.Ф. М.: изд - во МЭИ. -1984.-64 с.

15. Вовк И.В , Гринченко В.Т., В.Н. Олейник. Проблемы моделирования акустических свойств грудной клетки и измерения шумов дыхания // Акустический журнал. 1995. - Т. 41. - С. 70-76.

16. Вовк И.В , Гринченко В.Т., Красный Л.Г., Макаренков А.П. Проблемы регистрации и классификации шумов дыхания человека // Акустический журнал. 1994. - Т. 40.-С. 50-56.

17. Вовк И.В., Залуцкий К.Э., Красный Л.Г. Акустическая модель респираторного тракта человека // Акустический журнал. 1994. - Т. 40. - С. 762 - 767.

18. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Метрологические аспекты. М.:Изд-во «ПАИМС», т. 2. 1997. 495 с.

19. Вопросы охраны материнства и детства, 1977, № 10, с. 52-57.

20. Воробьев Е.И., Китов А.Н. Автоматизация обработки информации и управления в здравоохранении. М.: Медицина, 1977. - 284 с.

21. Воробьев Н.Н. Коалиционные игры. Теория вероятностей и ее применение. 1967, 12, № 2, с. 289 - 303.

22. Геллер Б., Гамата В. Высшие гармоники в асинхронных машинах. М.: Энергия, 1981.- 350 с.

23. Государственный доклад "О состоянии здоровья населения Российской Федерации." Министерство здравоохранения Российской Федерации, Российская академия медицинских наук. 1997 г.

24. Государственный доклад "О состоянии здоровья населения Российской Федерации в 1999 г." Министерство здравоохранения Российской Федерации, Российская академия медицинских наук. 2000 г.

25. Гринченко В.Т., Вовк И.В., Красный Л.Г, Макаренков А.П., Яценко В.П. Проблемы измерения и анализа дыхательных шумов // Бионика. 1993. №26. С.З-16.

26. Гриппи М.А. Патофизиология легких. М.: Бином, 1997. 320 с.

27. Гублер Е.В. Вычислительные методы распознавания патологических процессов. Л.: Наука, 1970. - 381 с.

28. Гублер Е.В. Методика применения последовательного статистического анализа для распознавания острых заболеваний и угрожающих состояний. В кн. Вычислительная техника в физиологии и медицине. М.: Наука, 1969. - 310с.

29. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Часть 1, 2. М.: Финансы и статистика. 1986. - 715 с.

30. Енюков И.С. Методы, алгоритмы, программы многомерного статистического анализа. М.: Финансы и статистика. 1986. - 232 с.

31. Зисельсон А.Д., Красилыцикова Е.С., Хусенский И.А. Применение метода вычислительной диагностики для раннего выявления бронхиальной астмы у детей с синдромом бронхиальной обструкции // Вопросы охраны материнства. -1981.-26, №2.-С. 24-28.

32. Ивахненко А.Г., Лапа В.Г. Предсказание случайных процессов. Киев: Наукова думка, 1981. - 416 с.

33. Измеров Н.Ф. Медицина труда на пороге XXI века // Мед. труда. 2000. -№10. -С. 1-5.

34. Измеров Н.Ф., Капцов В.А., Денисов Э.И., Овакимов В.Г. Проблема оценки профессионального риска в медицине труда //Мед. труда. 1993. - № 3-4.-С. 1-4.

35. Измеров. Н.Ф., Капцов В.А., Панкова В.Б. Основные принципы создания службы "Медицина труда" // Гиг. труда. 1992. - № 1. - С. 1-3.

36. Измеров Н.Ф., Кундиев Ю.И., Лебедева Н.В., Ершова М.А. Современные аспекты профессиональной заболеваемости в СССР // Гиг. труда. 1986. - №7. -С. 1-5.

37. Измеров Н.Ф., Панкова В.Б., Попова Т.Б. Актуальные проблемы профпа-тологии // Гиг. труда. 1991. - № 7. - С. 1-3.

38. Измеров Н.Ф., Суворов Г.А., Радионова Г.К., Корбанова А.И. Новые методические подходы к изучению и оценке состояния здоровья в медицине труда // Мед. труда. 1997. - № 3. - С. 1-6.

39. Измеров Н.Ф., Ткачев В.В., Соболев В.В. Расчет и регулирование пылевых экспозиционных доз с целью снижения уровня профессиональных заболеваний пылевой этиологии // Мед. труда. 1995. - № 5. - С. 1-4.

40. Измеров Н.Ф., Широков Ю.Г., Лебедева Н.В. Эпидемиологические исследования в медицине труда и промышленной экологии // Мед. труда. 1994. -№12.-С. 1-7.

41. Каганов С.Ю., Розинова Н.Н. Пульмонология детского возраста и ее насущные проблемы // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2000. -№ 6. - С. 6 - 11.

42. Кобринский Б.А. Континуум переходных состояний организма и мониторинг динамики здоровья детей. М.: Детстомиздат, 2000. - 152 с.

43. Коренбаум В.И., Кулаков Ю.В., Тагильцев А.А. Происхождение шумов везикулярного дыхания // Физиология человека, 1997. - т.23 - С. 133-135.

44. Коренбаум В.И., Кулаков Ю.В., Тагильцев А.А. Новое в биофизике дыхательных шумов // Вестник новых медицинских технологий. 1997. - №1-2. С.30-36.

45. Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Кулаков Ю.В. Акустические эффекты в системе дыхания человека при форсированном выдохе // Акустический журнал. 1997.-Т.43.-№1.-С.78-86.

46. Кутепов Е.Н. Проблемы диагностики донозологических и преморбидных состояний в связи с воздействием факторов окружающей среды. // Гигиена и санитария 1993. - №1. - с. 6 - 9.

47. Ластед Л. Введение в проблему принятия решений в медицине. М.: Мир, 1971.-292 с.

48. Лысенков А.Н. Математические методы планирования многофакторных медико-биологических экспериментов. М.: Медицина. 1979. 312 с.

49. Малышев B.C. Исследование магнитных вибраций и шума трехфазных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей с помощью цифровых вычислительных машин: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1971.- 161 с.

50. Малышев B.C. Компьютерная система для диагностики заболеваний органов дыхания // Научно-практическая конференция «Промышленная экология-97»: Тез. докл. С - Петербург, 1997. - С. 399 - 402.

51. Малышев B.C. Компьютерная система для контроля дыхания // Международная конференция «Медико экологические проблемы репродуктивного здоровья работающих»: Тез. докл. - М., 1998. С. - 62 - 64.

52. Малышев B.C., Ардашникова С.Н., Медведев В.Т., Бакушкина Т.А. Диагностическая модель «Pattern» в системе единого экологического мониторинга // Вестник МЭИ. 1996. - № 5. - С. 21 - 24.

53. Малышев B.C., Астахов Н.В., Овчаренко Н.Я. Магнитные вибрации асинхронных электродвигателей. Кишинев: "Штиинца". 1985. - 150 с.

54. Малышев B.C., Астахов Н.В., Овчаренко Н.Я. Математическое моделирование вибраций асинхронных машин. Кишинев: "Штиинца". 1985. - 210 с. 96

55. Малышев B.C., Бакушкина Т.А., Дементьева Г.М., Рюмина И.И., Компьютерный диагностический комплекс «Pattern» // Международная научно-техническая конференция «Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии»: Тез. докл. Владимир, 1996. - С. 23 - 26.

56. Малышев B.C., Балева Л.С., Терлецкая Р.Н. Патология органов дыхания у детей, проживающих в условиях повышенного радиационного фона. // Тез. докл. V Национального конгресса по болезням органов дыхания. М. - 1995. -С. 122- 124.

57. Малышев B.C., Геппе Н.А. Применение метода бронхофонографии для диагностики патологии легких у детей // Международная конференция ассоциации по изучению акустики легких. Сборник докладов. Берлин. - 2001. - С. 35 - 40. - На англ. яз.

58. Малышев B.C., Дементьева Г.М. и др. Использование компьютерного комплекса «Pattern» для оценки влияния экологических факторов на дыхание новорожденных детей. // Вестник МЭИ. 1997. - № 1. - С. 57.

59. Малышев B.C., Дементьева Г.М., Рюмина И.И. Акустические характеристики дыхательных шумов у здоровых доношенных детей в течение раннегонеонатального периода // Вестник Российской ассоциации акушеров-гинекологов. 1996. - № 4. - С. 27 - 34.

60. Малышев B.C., Колонтаев А.С., Ким М.Г. Регрессионная диагностическая модель // III Международная конференция «Электромеханика и электротехнологии»: Тез. докл. М., 1998. - С. 32 - 34.

61. Малышев B.C., Кузнецов С.Н., Медведев В.Т. Методика диагностики магнитной вибрации электрических машин // Труды МЭИ. 1980. - Вып. 460. -С. 4-8.

62. Малышев B.C., Медведев В.Т. и др. Способ регистрации дыхательных шумов, обусловленных бронхолегочной патологией у детей. Патент РФ № 5062396, бюл. № 18, 1995.

63. Минцер О.П., Цуканов Ю.Т. Клиническое прогнозирование. Киев: Здо-ров'я, 1983. — 144 с.

64. Минцер О.П., Чепкий Л.П., Цыганий А.А и др. Проблемы медицинской кибернетики. М.: Наука, 1972. - 312 с.

65. Моисеев Н.И. Медицинские аспекты вычислительной диагностики в неврологии. Л.: Медицина, 1971. - 278 с.

66. Молотков В.Н., Минцер О.П. Методы информатики и управления диагностическим и лечебным процессом в пульмонологии. М.: Медицина, 1995. -53 с.

67. Морз Ф. Колебания и звук. М.: 1949. 430 с.

68. Налимов В.В. Теория эксперимента. -М.: Наука, 1971. 207 с.

69. Нейман Ю.В. Вводный курс теории вероятностей и математическая статистика. М.: Наука, 1968. - 448 с.

70. Неймарк Ю.И. Распознавание образов и медицинская диагностика. М.: Наука, 1972.-328с.

71. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. — Л.: Энергоатомиздат, 1991. 302 с.

72. Новосельцев В.Н. Гомеостаз организма как система управления. М., 1973. - 67 с. Препринт АН СССР. Ин-т проблем управления.

73. Петрова И.В., Богданова А.В., Бойцова Е. В. Анализ причин, усугубляющих течение бронхиальной астмы в детском возрасте // Национальный конгресс по болезням органов дыхания, 7-й: Материалы. Москва, 1997. - С. 355

74. Пульмонология. Стандартизация тестов исследования легочной функции. П/р акад. А. Г. Чучалина. М., 1993.

75. Расчет магнитных вибраций асинхронных двигателей. Учебное пособие. Утверждено учебным управлением МЭИ в качестве учебного пособия для студентов/ Малышев B.C., Астахов Н.В., Медведев В.Т., Полухин В.Ф. М., изд -во МЭИ. - 1984.- 104 с.

76. Руководство по пульмонологии. ПУр Путова Н.В. и Федосеева Г.Б. Л.: Медицина. 1988.-504 с.

77. Румшиский Л.З. Элементы теории вероятности. М.: Наука, 1970. - 214 с.

78. Сб. «Электроника и кибернетика в биологии и медицине». М: ИЛ, 1965. -316с.

79. Себер Дж. Линейный регрессионный анализ. М.: Изд-во «Мир». 1980. -272с.

80. Справочник по прикладной статистике / Под ред. Э. Ллойда, У. Ледерма-на. М.: Финансы и статистика, 1989.

81. Справочник по технической акустике: Пер. с нем. / Ред. М. Хекла и Х.А. Мюллера. Л.: Судостроение, 1980. - С. 190 - 209.

82. Стручков П.В., Виницкая Р.С., Люкевич И.А. Введение в функциональную диагностику внешнего дыхания. М.: Медицина. 1996. 96 с.

83. Тимошенко С. П. Колебания в инженерном деле. М.: Гостехиздат, 1968. - 540 с.

84. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Анализ данных на компьютере. М.: Финансы и статистика. 1995. - 384 с.

85. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Статистический анализ данных на компьютере. М.: Инфра М. 1998. 528 с.

86. Урбах В.Ю. Математическая статистика для биологов и медиков. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 323 с.

87. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ. М.: Финансы и статистика, 1989. -215 с.

88. Флетчер Р., Флетчер С., Вагнер Э. Клиническая эпидемиология. Основы доказательной медицины. М.: Медиа Сфера, 1998. - 230 с.

89. Харкевич А.А. Спектры и анализ.-М.: Изд-во физ.-мат. лит., 1962.-236 с.

90. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. М.: Изд-во «Мир», 1975. - 957 с.

91. Чернов Г., Мозес Л. Элементарная теория статистических решений // Совет. радио. М., 1962.

92. Чучалин А.Г. Тяжелая бронхиальная астма // Русский медицинский журнал. 2000. - том 8, № 12. - С. 482 - 486.

93. Энциклопедия клинического обследования больного: Пер. с англ. -М: Гэотар Медицина, 1997. 700 с.

94. Bartkowiak A., Krusinska E., Liebhart J., Malolepszy J. Differentiation between bronchial asthma, chronic bronchitis and control by use of several methods of discriminant analysis. Pr. Nauk. Inst. Metrol. Elec. Pol. Wrocl.

95. Berger J.O. Statistical Decision Theory and Bayesian Analysis: Springer Series in Statistics. 2nd ed. - N.Y.: Springer-Verlag, 1985.

96. Edwards A.W.F. The history of likelihood // Int. Stat. Rev. 1974. -Vol. 42.-P. 9-15.

97. Evidence based medicine working group. Evidence based medicine: a new approach to teaching the practice of medicine // JAMA.- 1992.-Vol. 268. P. 2420-2425.

98. Goodman S.N. Toward evidence-based medical statistics / The p-value Fallacy // Ann. Intern. Med. 1999. - Vol. 130, № 12. - P. 995-1004.

99. Goodman S.N. Toward evidence-based medical statistics. The Bayes factor//Ibid. P. 1005-1013.

100. H.J. Schreur, J. Vanderschoot, A.H. Zwinderman, J. H. Dijkman, and PJ Sterk. Abnormal lung sounds in patients with asthma during episodes with normal lung function. Chest. 1994. № 106. pp 91-99.

101. Haefeli-Bleuer В., Weibel E. R. Morphometry of the human pulmonary acinus. Anat. Rec., 1988. p 220.

102. Haefeli-Bleuer В., Weibel E. R. Morphometry of the human pulmonary acinus. Anat. Rec. 1988. - 220 pp.

103. Hardin J.G., Patterson J.L. Monitoring the state of the human airways by analysis of respiratory sound // Acta Astronautica. 1979 - №. 9. - P. 1137-1151.

104. Hughes M.D. Reporting Bayesian analyses of clinical trials // Stat. Med. -1993.-Vol. 12.-P. 1651-1664.

105. Jordan H. Approximate Calculation of the Noise Produced by Squirrel-cage Motors // Engrs Digest. 1949. - № 2. - P. 21-26.

106. Lachenbruch P.A. Discriminant Analysis // NY. 1985. - 400 pp.

107. Katz D., Azen S.P., Schumitzky A. Bayesian approach to analysis of nonlinear models: implementation and evaluation // Biometrics. 1981. - Vol. 37. -P.137-142.

108. Katz D., D'Argenio D.Z. Discrete approximation of multivariate densities with application to Bayesian estimation // Comput. Stat. Data Anal. -1984. Vol. 2. - P. 27-36.

109. Korenbaum V. 1., Tagiltsev A.A., Kulakov Ju. V., Kilin A.S., Avdeeva H.V., Pochekutova I.A. An acoustic model of noise production in the human bronchial tree under forced expiration // Journal of Sound and Vibration. 1998. - V.213. - №2. - P.377-382.

110. Korenbaum V.I., Kulakov Ju.V., Tagiltsev A.A. A new approach to acoustical evaluation of human respiratory sounds // Biomedical Instrumentation & Technology. 1998. - V.32. №2. - P. 147-156.

111. Kraman S.S., Wodicka G.R., Oh Y, Pasterkamp H. Measurement of respiratory acoustic signals. Effect of microphone air cavity width, shape and venting. Chest. 1995. № 108, pp 1004-1008.

112. Mandallaz D., Mau J. Comparison of different methods for decisionmaking in bioequivalence assessment // Biometrics- 1981. - Vol. 37. -P. 213-222.

113. Merle Y., Mentre F. Stochastic optimization algorithms of a Bayesian design criterion for Bayesian parameter estimation of nonlinear regression models: application in pharmacokinetics // Math. Biosci. 1997. - Vol. 144. -P. 45-70.

114. Sheiner L.B., Beal S.L., Rosenberg В., Marathe V. V. Forecasting individual pharmacokinetics // Clin; Pharmacol. Ther. 1979.-Vol. 26. - P. 294-305.

115. Spiegelhalter D., Freedman L., Palmar M. Bayesian approaches to randomized trials // J. R. Stat. Soc. A. 1994. - Vol. 157. - P. 357-387.

116. Tammeling G.J., Quanjer H. Contours of breathing (parts 1, 2). Boe-hringer Ingelheim Publ., 1982. pp 260.

117. Thurmayer R., Schultz J., Kaliebe R. Computer-aided classification of chronic bronchitis in comparison with other diagnostic tools. Med. Inform. Europ., 1978, p.p. 293-302.

118. Wakefield J., Walker S. Bayesian nonparametric population models: formulation and comparison with likelihood approaches // J. Pharmacokinet. Biopharm. 1997. - Vol. 25, No. 2. - P. 235-253.255

119. Weibel E. R. Design of the airways and blood vessels considered as branching trees. In: Crystal R. G., West J. В., eds. The Lung: Scientific Foundations. New York: Raven Press. 1991. - pp 717.

120. Weibel E.R. Morphometry of Human Lung. Berlin. 1963. 240 c.

121. Wodicka G.R., Stevens K.N., Cravalho E.G., Golub H.L., Shannon D.C. A Model of Acoustic Transmission in the Respiratory System // IEEE Trans. Biomed. Eng. 1989. - V. BME-36. - P. 925 - 933.

122. Wodicka G.R., Stevens K.N., Golub H.L., Shannon D.C. Spectral Characteristics of Sound Transmission in the Human Respiratory System // IEEE Trans. Biomed. Eng. 1990. - V. BME-37. - P. 1130 - 1134.