Мочекаменная болезнь (МКБ) – распространенное, социально значимое заболевание, поражающее 1–5 % населения планеты [7]. Больные МКБ составляют 30–40 % урологических больных в стационаре [2]. У 60–70 % больных течение болезни осложняется присоединением инфекции [4]. На фоне ретенционных изменений, развивающихся при нарушении пассажа мочи, у больных с камнями мочеточника складываются предпосылки для развития тяжелых гемодинамических нарушений в почке, которые способствуют активизации и прогрессированию воспаления [5] и требуют экстренного дренирования верхних мочевых путей.
На сегодняшний день существует довольно широкий арсенал методов восстановления пассажа мочи из почек: катетеризация, стентирование мочеточника, чрескожная пункционная нефростомия, экстренные методы дезинтеграции и элиминации конкремента, транслюмботомическая «открытая» нефростомия. До настоящего времени отсутствуют четкие показания к выбору способа дренирования верхних мочевых путей при обструктивных осложнениях мочекаменной болезни, которые зачастую базируется на предпочтениях врача и не всегда определяются клинико-лабораторными показателями и влиянием на качество жизни пациента [6]. Необоснованный выбор метода дренирования может приводить к увеличению сроков и стоимости лечения, прогрессии обстуктивно-воспалительных и развитию ятрогенных осложнений. В этой связи возникает необходимость в разработке методов и средств персонификации показаний к дренированию верхних мочевых путей при уретеролитиазе путем использования современных математических методов и информационных технологий. Повысить качество принятия решений по выбору адекватной комбинации лечебных методов можно путем внедрения в практику врача-уролога автоматизированной системы поддержки принятия решений. Медицинские экспертные системы позволяют врачу не только проверить собственные диагностические предположения, но и обратиться к компьютеру за консультацией в трудных диагностических случаях, и применяются для решения неформализованных проблем, к числу которых относятся и медицинские задачи [3].
Цель исследования – разработка методов и средств определения целесообразности и метода экстренного дренирования верхних мочевых путей при мочекаменной болезни, управляемых автоматизированной системой поддержки принятия решений врача-уролога, обеспечивающей высокое качество оказания медицинских услуг в условиях неопределенности и неполноты представления данных при пересекающихся структурах классов.
Материал и методы исследования
Автоматизация принятия решения о дренировании чашечно-лоханочной системы почки предполагает ответы на 2 вопроса:
1. Показано ли экстренное дренирование? Если показано, то возможны ли альтернативные радикальные варианты, обеспечивающие восстановление пассажа мочи и элиминацию конкремента?
2. Какой метод дренирования является оптимальным: (катетеризация мочеточника, чрескожная пункционная нефростомия (ЧПНС), стентирование мочеточника, операция – нефростомия, декапсуляция, ревизия почки?
Результатом работы системы являются варианты логических выводов:
на вопрос № 1:
• Дренирование не показано.
• Показано экстренное дренирование.
• Показано экстренное дренирование, как альтернатива возможна экстренная контактная уретеролитотрипсия/уретеролитоэкстракция.
• Дренирование показано, как альтернатива возможна экстренная дистанционная уретеролитотрипсия.
На вопрос № 2:
• Показана катетеризация.
• Показано стентирование.
• Показана катетеризация мочеточника.
• Показана ревизия почки.
• Показана ЧПНС.
• Показана ЧПНС, но с высоким риском осложнений.
Учитывая многообразие и нечеткую природу признаков, определяющих отнесение объекта (пациента) к одному из классов (возможных лечебных групп), возможность одновременного присутствия объекта со сходными значениями одного и того же признака в различных классах, четкая логика неприменима для однозначного вывода в принятии решений по лечебной тактике. Поэтому в качестве основного математического аппарата выбрана нечеткая логика принятия решений, которая хорошо зарекомендовала себя в решении широкого класса медицинских задач [1].
Для решения указанной задачи сформирован алфавит классов (таблица).
|
wдр+ – дренирование ЧЛС показано |
wдр–– дренирование ЧЛС не показано |
|
wкат+ – показана катетеризация мочеточника |
wкат– – противопоказана катетеризация мочеточника |
|
wчпнс+ – показана ЧПНС |
wчпнс+ – противопоказана ЧПНС |
Путем экспертной оценки определены диагностически значимые признаки, влияющие на принятие решения о целесообразности и методе деривации мочи при МКБ:
х1 – острый серозный обструктивный пиелонефрит; х2 – острый гнойный обструктивный пиелонефрит; х3 – некупирующийся болевой синдром; х4 – часто рецидивирующая почечная колика, необходимость вводить иньекционные анальгетики более 4 раз в сутки; х5 – локализация камня; х6 – размер камня; х7 – сократительная способность мочеточника по данным экскреторной урографии; х8 – нижележащий камень мочеточника (множественная обструкция); х9 – аденома простаты с субтригональным ростом с девиацией нижних отделов мочеточников; х10 – опухоль почки; х11 – степень развития подкожно-жировой клетчатки; х12 – количество функционирующих почек; х13 – нарушения свертывающей системы крови; х14 – нейрогенные контрактуры, анкилозы тазобедренных суставов; х15 – невозможность визуализации устья; х16 – пол пациента; х17 – степень анестезиологического риска ASA.
По диагностически значимым признакам экспертами определены функции принадлежности к перечисленным выше классам. На основании полученных значений функций принадлежности рассчитываются коэффициенты уверенности в отнесении обьекта к одному из классов.
Коэффициент уверенности по целесообразности дренирования КУдр+ рассчитывается по максимальному значению функций принадлежности по формуле:
(1)
где i = 1,2,3,4.
Частные коэффициенты уверенности по выбору метода дренирования КУкат+, КУкат–, КУчпнс+, КУчпнс– рассчитываются с помощью итерационного правила логического вывода вида:
(2)
где КУωy(r) – коэффициент уверенности в классе ωу на r-м шаге итерации; причем КУωy(r) = μωу(x5); μω(xi + 1) – функция принадлежности для вновь вводимого признака с номером i + 1, i = 5,…,16.
Получаемые результаты нечетких решающих правил являются исходными данными для работы алгоритма управления принятием решения о дренировании почки при МКБ.
Блок-схема алгоритма приведена на рисунке.
Словесный алгоритм управления диагностическими и лечебными мероприятиями, предлагаемый в работе, состоит из следующих пунктов:
1. В результате обследования больного выясняется наличие и выраженность диагностических признаков х1–х17.
2. по значению этих факторов на основании выражения 1 рассчитывается частный коэффициент уверенности КУдр.
3. На основании сравнения КУдр с пороговыми значениями определяется целесообразность экстренного дренирования чашечно-лоханочной системы почки согласно условиям:
ЕСЛИ (КУдр < 0,65), ТО [дренирование не показано]
ЕСЛИ (0,65 ≤ КУдр < 0,7), ТО [дренирование показано, как альтернатива возможно экстренное ДЛТ]
ЕСЛИ (0,7 ≤ КУдр ≤ 0,8), ТО [дренирование показано, как альтернатива возможно экстренное КЛТ]
ИНАЧЕ [Диагноз: О. гнойный пиелонефрит].
Алгоритм управления процессом принятия решения по экстренному дренированию при мочекаменной болезни
В последнем случае уточняется степень анестезиологического риска по АSA: ЕСЛИ х17 ≤ 4, ТО [Требуется экстренное оперативное вмешательство – ревизия почки, с интраоперационным решением вопроса об объеме операции: нефрэктомия или нефростомия, литотомия, декапсуляция, иссечение карбункулов] ИНАЧЕ [показана ЧПНС, однако с высоким риском осложнений] (у умирающих пациентов, у которых не ожидается выживание в течение 24 часов).
5. Если КУдр > 0,65, то на основании выражения 2 рассчитываются частные коэффициенты уверенности к классам КУкат+, КУкат–, КУчпнс+, КУчпнс–. (блок 4) и определяется оптимальный способ дренирования ЧЛС путем сопоставления значений КУкат+ с КУчпнс+, и КУкат–, КУчпнс– с пороговыми:
ЕСЛИ (КУкат+ < КУчпнс+ ИКУчпнс– ≥ 0,5 И КУкат– < 0,5), ТО [Показано стентирование],
ЕСЛИ (КУкат+ < КУчпнс+ ИКУчпнс– < 0,5 И КУкат– < 0,5), ТО [Показано ЧПНС или стентирование],
ЕСЛИ (КУкат+ < КУчпнс+ ИКУчпнс– < 0,5 И КУкат– ≥ 0,5), ТО [Показано ЧПНС],
ЕСЛИ (КУкат+ < КУчпнс+ ИКУчпнс– ≥ 0,5 И КУкат– < 0,5), ТО [Показано ЧПНС с высоким риском осложнений],
ИНАЧЕ [показана катетеризация].
Результаты исследования и их обсуждение
Для проверки качества «срабатывания» синтезированных решающих правил проведен ретроспективный анализ законченных случаев лечения больных мочекаменной болезнью, находившихся на стационарном лечении в урологическом отделении № 2 ОБУЗ КГ КБ СМП г. Курска за 2010 год. Отобрано 144 истории болезни. Из них: 72 пациента, которым выполнялось экстренное дренирование ЧЛС почки и 72 пациента, которым не выполнялось дренирования (24 человек – проведена литокинетическая терапия, 24 – дистанционная литотрипсия, 24 – контактная литотрипсия). На основании синтезированных решающих правил по значениям информативных признаков рассчитаны коэффициенты уверенности по целесообразности и методу дренирования. По результатам совпадения врачебного и автоматизированного оценивания определено количество истинно-положительных и истинно-ложных результатов, которое составило 137 ответов. Таким образом, диагностическая эффективность синтезированных решающих правил составила 0,95.
Выводы
Полученные показатели качества позволяют рекомендовать описанный метод определения целесообразности и выбора способа экстренного дренирования чашечно-лоханочной системы почки для широкого использования в медицинской практике.
Рецензенты:
Серегин С.П., д.м.н., зав. урологическим отделением № 2 ОБУЗ «Курская городская клиническая больница скорой медицинской помощи», г. Курск;
Сипливый Г.В., д.м.н., профессор кафедры урологии, ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Курск.
Работа поступила в редакцию 08.04.2013.