Информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета
Рассмотрена информационная технология использования обобщенного критерия оценки состояния системы углеводного обмена для выявления ранних нарушений ее функционирования. В статье изложен алгоритм диагностики и результаты работы компьютерной программы....
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН України та МОН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7647 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета / Н.В. Лавренюк, С.И. Кифоренко, А.Б. Котова, Е.Ю. Иваськива // Кибернетика и вычисл. техника. — 2009. — Вип. 157. — С. 54-60. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859640390027575296 |
|---|---|
| author | Лавренюк, Н.В. Кифоренко, С.И. Котова, А.Б. Иваськива, Е.Ю. |
| author_facet | Лавренюк, Н.В. Кифоренко, С.И. Котова, А.Б. Иваськива, Е.Ю. |
| citation_txt | Информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета / Н.В. Лавренюк, С.И. Кифоренко, А.Б. Котова, Е.Ю. Иваськива // Кибернетика и вычисл. техника. — 2009. — Вип. 157. — С. 54-60. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Рассмотрена информационная технология использования обобщенного критерия оценки состояния системы углеводного обмена для выявления ранних нарушений ее функционирования. В статье изложен алгоритм диагностики и результаты работы компьютерной программы.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:20:55Z |
| format | Article |
| fulltext |
54
Медицинсêая и биолоãичесêая
êибернетиêа
УДК 004.451.642+681.5
Н.В. Лавренюк, С.И. Кифоренко, А.Б. Котова, Е.Ю. Иваськива
ИНФОРМАЦИОННО-КОМПЬЮТЕРНАЯ
ПОДДЕРЖКА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ РАННЕЙ
ДИАГНОСТИКЕ САХАРНОГО ДИАБЕТА
Рассмотрена информационная технология использования обобщенного
критерия оценки состояния системы углеводного обмена для выявления ранних наруше-
ний ее функционирования. В статье изложен алгоритм диагностики и результаты работы
компьютерной программы.
Введение. Сахарный диабет — широко распространенное хроническое
эндокринное заболевание, вызывающее тяжелые осложнения, раннюю ин-
валидизацию и повышенную смертность. Возрастающая распространен-
ность диабета носит эпидемический характер. Связанные с этим проблемы
настолько угрожающи, что Всемирная организация охраны здоровья отно-
сит это заболевание к классу неинфекционной эпидемии [1]. При этом уста-
новлено, что соотношение количества известных зарегистрированных и
стоящих на диспансерном учете лиц, по отношению к числу не диагности-
рованных, скрыто протекающих случаев заболевания, составляет в среднем
1:2,5. Залогом успешной борьбы с этим заболеванием, профилактики
его тяжелых осложнений является раннее определение нарушений регуля-
ции углеводного обмена и своевременное выявление больных сахарным
диабетом.
Чем раньше выявлен сахарный диабет, тем больше шансов у больного
сохранить трудоспособность и тем эффективнее лечение. К сожалению, на
ранних стадиях заболевания отсутствует характерная для диабета симпто-
матика, вследствие чего больные зачастую обращаются к врачу слишком
поздно.
Для выявления скрытых нарушений в системе углеводного обмена в
практике эндокринологии широко используется тест толерантности к глю-
козе (ТТГ), основанный на данных лабораторного анализа, на фоне перо-
ральной тестовой глюкозной нагрузки.
В условиях скрининговых массовых обследований, которые целесооб-
разно проводить для раннего выявления нарушений в системе регуляции
гликемии, диагностические решения нужно принимать быстро. Учитывая,
что в такой ситуации не всегда участвуют специалисты эндокринологи, ак-
туально исключить субъективный фактор путем формализации данных теста
для автоматизации диагностического процесса.
Интеграция вычислительной техники в различные сферы деятельности
ставит задачу и перед эндокринологами — привлечь современные компью-
© Н.В. Лавренюк, С.И. Кифоренко, А.Б. Котова, Е.Ю. Иваськива, 2009
ISSN 0452-9910. Кибернетика и вычисл. техника. 2009. Вып. 157
55
терные технологии для снятия рутинной напряженности медицинского пер-
сонала по возможности на всех этапах лечебного процесса — от диагности-
ки до принятия терапевтических решений.
Постановка задачи. Учитывая современные тенденции развития ком-
пьютерных технологий, связанные со стремлением к миниатюризации вы-
числительной техники, к разработке портативных (карманных) миникомпь-
ютеров, задача может быть поставлена следующим образом: разработать
компьютерную программу, поддерживающую принятие решений при ран-
ней диагностике диабета, с дальнейшей ориентацией на ее использование в
портативных вычислительных устройствах и в мобильных телефонах.
Программно-аппаратная реализация в портативном электронном уст-
ройстве позволит использовать знания специалистов не только в лечебном
учреждении, но и предоставит возможность пациентам самостоятельно про-
анализировать свое состояние и внести необходимые коррективы. Это целе-
сообразно, если он находится вдали от медицинских учреждений или перед
посещением лечащего врача, чтобы обеспечить предметное обсуждение так-
тики и стратегии своего лечения. Такой подход согласуется с докладом
ВОЗ: «Новаторские методы оказания помощи при хронических состояниях:
основные элементы для действий», согласно которому особое внимание
должно обращаться на центральную роль и ответственность самого пациен-
та, страдающего хроническим заболеванием, в данном случае диабетом,
при оказании себе медицинской помощи.
Методика ранней диагностики нарушенной толерантности к глюко-
зе. Остановимся подробнее на методическом подходе определения ранних
нарушений в системе углеводного обмена. Для ранней диагностики скры-
тых нарушений в системе углеводного обмена широко используется ТТГ.
Это довольно громоздкая трудоемкая процедура, занимающая достаточно
много времени. Она заключается в измерении уровня глюкозы натощак,
сразу после взятия крови следует принять внутрь тестовую нагрузочную
дозу глюкозы с последующим двукратным с часовыми интервалами взяти-
ем капиллярной крови на анализ глюкозы. Тем не менее, несмотря на гро-
моздкость использования, это, пожалуй, единственная, известная в настоя-
щее время методика, с помощью которой можно выявить ранние, скрытые
формы начинающейся диабетической патологии, протекающей, как прави-
ло, бессимптомно.
Для своевременного выявления скрытых нарушений обследование на
толерантность к глюкозе обязательно должны проходить лица с риском раз-
вития сахарного диабета, например, близкие родственники больных диабе-
том, лица с избыточной массой тела, индекс массы тела у которых превы-
шает 27 кг/м2, с повышенным уровнем холестерина и триглицеридов, гипер-
тоники, лица с хроническими заболеваниями сердца, печени, почек и др.
Отметим, что обследование должны проходить также и здоровые люди
старше 45 лет (им целесообразно обследоваться минимум один раз в два го-
да). Всем, кто входит в перечисленные группы риска, необходимо опреде-
лять толерантность к глюкозе, даже если показатели содержания глюкозы в
крови натощак находятся в пределах нормы.
56
При самостоятельном проведении глюкозотолерантного теста с помо-
щью программы, внедренной в портативное электронное устройство, пред-
полагается для измерения глюкозы использовать современные глюкометры.
При этом оговариваются и условия проведения самодиагностики. Перед об-
следованием необходимо соблюдать обычный режим питания и придержи-
ваться привычных физических нагрузок. Рекомендуется не курить и не при-
нимать алкоголь, не переохлаждаться, избегать стрессовых ситуаций, ис-
ключить прием сахароповышающих препаратов и др.
Интерпретация результатов теста. ТТГ — методика, с помощью ко-
торой можно косвенно оценить потенциальные возможности инсулярной
функции поджелудочной железы, ее инсулиновые резервы.
Первая точка — уровень гликемии натощак — диагностический показа-
тель, он первый сигнализирует о нарушениях в системе регуляции уровня
сахара в крови, и ее диагностическая значимость высока. Вторая точка —
результат измерения через час после нагрузки, наиболее сложна в интерпре-
тации, так как ее показания — результат комплексного взаимодействия не-
скольких неконтролируемых факторов, в частности энтеральных. Третья
точка — значение сахара через два часа информирует врача-диагноста о
том, насколько эффективно система регуляции справилась с довольно ощу-
тимой тестовой нагрузкой. К этому времени физиологические механизмы,
предназначенные компенсировать глюкозное воздействие, уже практически
должны завершиться, если в регулирующей системе нет нарушений. Откло-
нение же от нормы, обнаруженное при третьем измерении, через два часа
после нагрузки, является индикатором нарушений в системе регуляции
уровня гликемии.
Отечественные и зарубежные диабетологи различных школ предложили
различные критерии оценки данных ТТГ, соответствующие различным со-
стояниям системы углеводного обмена: норма, нарушенная толерантность,
диабет.
Согласно последним рекомендациям ВОЗ определяющими диагности-
ческими критериями являются гликемия натощак (базальная гликемия)
и через два часа после нагрузки.
Заметим, что первый диагностический вывод базируется на анализе
данных измерения глюкозы натощак. Если уровень гликемии высок, более 7
ммоль /л, то возникает подозрение на диабет. При этом глюкозотолерантный
нагрузочный тест не проводится и в дальнейшем рекомендуется специаль-
ное дополнительное обследование.
В клинической практике используется более подробное исследование
гликемии в случаях, требующих дополнительной информации о динамиче-
ских характеристиках изменения сахарной кривой. При этом врач имеет
возможность визуально оценить скорость подъема гликемии до достижения
максимального уровня и скорость ее снижения.
Отметим, что диагностика состояния базируется не только на основе
лабораторных данных, но и на клиническом опыте и интуиции врача, той
составляющей всего диагностического процесса, которая трудно поддается
формализации. Но объективная часть — данные лабораторных исследова-
57
ний — могут быть соответствующим образом обработаны, алгоритмизиро-
ваны и положены в основу компьютерных диагностических систем. Из-
вестны работы [2, 3], в которых оценка состояния системы регуляции гли-
кемии базируется на предварительной формализации и математической об-
работке данных ТТГ. В [2] предлагается система компьютерной ранней ди-
агностики сахарного диабета на основе параметров математической моде-
ли, описывающей динамику гликемии, индивидуализированной по данным
перорального глюкозотолерантного теста. Для идентификации параметров
модели используются гликемические данные 60 пациентов, уровень глике-
мии у которых измерялся через 30, 60, 120, 180 и 300 минут после перо-
ральной нагрузки. Проведенный авторами сравнительный анализ сущест-
вующих диагностических систем показал более высокую чувствительность
предлагаемой ими новой системы диагностики, которая с успехом внедрена
и используется в специализированном эндокринологическом учреждении
(г. Харьков). Однако она требует для диагностики взятия шести проб крови
на анализ, что не всегда используется на практике.
Диагностический критерий. В [3] предложен диагностический крите-
рий, базирующийся на анализе линейно взвешенной суммы величин откло-
нений от нормы результатов, полученных при измерениях в трех точках тес-
та (натощак, через час и через два часа после пероральной нагрузки):
,)()()( н333н222н111 уууууу −α+−α+−α=δ (1)
где δ — обобщенный критерий, количественная оценка состояния, 1у , ,2у
3у — измеренные во время теста уровни гликемии соответственно натощак,
через час и два часа после нагрузки глюкозой, ,н1у ,н2у н3у — средние
значения уровня гликемии в те же моменты времени у здоровых лиц, рас-
считанные на основании общепринятых критериев нормогликемии, ,1α ,2α
3α — весовые коэффициенты информативности.
Для определения коэффициентов использованы большие массивы дан-
ных, полученные в результате профилактических обследований с помощью
ТТГ различных групп населения, для выявления доклинических форм са-
харного диабета. В результате статистической обработки массива коэффи-
циенты информативности принято вычислять по частоте встречаемости ка-
ждого из наблюдаемых отклонений от нормы на всей генеральной совокуп-
ности:
,/ Nnii =α i = 1, 2, 3,
где in — количество лиц с отклонениями от нормы в каждой временной
точке, N — количество всех отклонений от нормы, полученных в результате
обследований: N = .
3
1
∑
=i
in Индекс 1 соответствует измерениям натощак, 2 —
измерению через час, 3 — через два часа.
58
Средние значения уровня гликемии у здорового человека в исследуе-
мые моменты времени нiу рассчитаны на основании общепринятых крите-
риев нормогликемии и путем анализа результатов клинических наблюде-
ний (755 чел.).
Разработка диагностической шкалы. Следующим этапом является
разработка диагностической шкалы, по которой должны оцениваться ре-
зультаты обработки данных ТТГ. Чтобы иметь возможность применять кри-
терий δ для дифференциальной диагностики, необходимо определить значе-
ние границ для нормы, скрыто протекающих нарушений системы углевод-
ного обмена и клинически выраженной формы сахарного диабета. Границы
шкалы и ее разделительные позиции выбираются, исходя из особенностей
задачи. Применительно к задаче оценки ранних нарушений системы угле-
водного обмена по обобщенному критерию δ используются принятые отече-
ственной школой диабетологов (Институт эндокринологии и обмена ве-
ществ им. В.П. Комисаренко АМНУ) количественные данные об уровне
гликемии, представляющие верхнюю границу нормы и нижнюю границу
клинически выраженной формы сахарного диабета. Между этими граница-
ми находится диапазон значений δ, количественно характеризующий скрыто
протекающие патологии. Разделительные позиции внутри шкалы получены
путем подстановки в формулу (1) значений уровней гликемии, соответст-
вующих принятым в эндокринологической практике классификационным
критериям. В результате для критерия δ получены следующие диагностиче-
ские интервалы на шкале оценок, приведенные в табл 1.
Таблица 1. Диагностические интервалы
Состояние системы
регуляции уровня гликемии
δ — значение обобщенного
показателя
Норма 0 < δ ≤ 15
Группа повышенного риска 16 < δ ≤ 25
Нарушенная толерантность к глюкозе 26 < δ ≤ 40
Диабетический тип гликемии δ > 40
C помощью рассчитанных значений коэффициентов по формуле обоб-
щенного критерия (1) проанализировано более 2000 гликемических кривых
(около 1500 обследованных). Результаты оценки каждой гликемической
кривой сопоставлены с заключениями квалифицированных эндокринологов
и подтвердили свою состоятельность.
При разработке компьютерной программы, предназначенной для под-
держки принятия диагностических решений при выявлении ранних наруше-
ний в системе углеводного обмена, выбран обобщенный критерий (1).
Компьютерная реализация методики ранней диагностики наруше-
ний в системе углеводного обмена. Программно-алгоритмическая реали-
зация методики ранней диагностики нарушений в системе углеводного об-
59
мена базируется на методических рекомендациях [3], утвержденных Мини-
стерством охраны здоровья Украины, и на опыте специалистов, которые
проводили обследование.
Технологическую основу разрабатываемой компьютерной системы
составляет информационно-структурная модель проблемы, суть которой со-
стоит в представлении необходимой информации относительно поставлен-
ной задачи в виде отдельных взаимосвязанных модулей, которые схемати-
чески отображают качественные особенности и специфику их использова-
ния в программном комплексе. Структура программы представляет
собой совокупность модулей логико-комбинаторного типа и модулей
вычислительных процедур, которые используются при разработке компью-
терной системы. Поддержка динамического взаимодействия между отдель-
ными блоками обеспечивается комплексом процедур, реализующими пра-
вила управления ими. Структурно-алгоритмическая схема работы прог-
раммы представлена на рис. 1.
Постоянные
параметры
yiн — данные теста
в норме
αі — коэффициенты
информативности
Диагностический
вывод
Входные
данные
y1 — глюкоза
натощак
y2 — через 1 ч
y2 — через 2 ч
Блок
вычислений
Вычисление
δ-критерия:
δ = f (yi, yiн , αi)
i = 1, 2, 3
Если 0 < δ ≤ 15 —
норма
если 16 < δ ≤ 25 —
повышенный риск
если 26 < δ ≤ 40 —
нарушенная
толерантность
если δ > 40 —
диабетический тип
данних
Рис. 1
Программный код реализации алгоритма написан на языке Pascal (среда
разработки Delphі).
Входные параметры программы:
1) уровень глюкозы натощак;
2) уровень глюкозы через час после приема пищи;
3) уровень глюкозы через два часа после приема пищи;
4) числовые значения параметров модели ,1α ,2α ;3α
5) усредненные значения нормогликемии на фоне тестовой нагрузки —
,н1у ,н2у .н3у
Выходные параметры программы:
1) числовое значение обобщенного показателя (delta) — δ;
2) диагностическое текстовое сообщение о состоянии системы регуля-
ции уровня глюкозы в крови;
3) графическое представление тестовых результатов измерений уровня
глюкозы в крови по сравнению с нормативными значениями.
Рабочее окно программы приведено на рис. 2.
60
Рис. 2
Заключение. Разработанная компьютерная программа «Диагностика
ранних нарушений системы углеводного обмена» предназначена для прак-
тически здоровых лиц и лиц, относящихся к группе риска (отягощенных на-
следственностью, имеющих большую массу тела и пр.), желающих преду-
предить и вовремя обнаружить скрытые нарушения в системе регуляции
гликемии, предшествующие явному диабету. Базисная основа используемой
технологии — образ индивидуального прогностического гликемического
профиля как эталона цели, к которой необходимо стремиться при выборе
внешних воздействий, адекватных потребностям и индивидуальным осо-
бенностям организма. Реализованные технологии, внедренные в портатив-
ные компьютерные устройства, позволяют создать мобильную информаци-
онную среду и получить новое качество решения задач в диабетологии. Раз-
работка таких программ расширяет сферу компьютерных услуг для под-
держки принятия самостоятельных решений пользователями, поможет оце-
нить индивидуальное состояние до наступления кризисных ситуаций и
своевременно внести коррективы в свою жизнедеятельность.
1. Новаторские методы оказания помощи при хронических состояниях: Основные элемен-
ты для действий. — Женева: ВОЗ, 2003. — 92 с. — http://whqlibdoc.who.int/hq/2002/WHO
NMC CCH 02.01. rus.pdf.
2. Лапта С.И., Лапта С.С. Компьютерная ранняя диагностика сахарного диабета методами
математического моделирования // Системи обробки інформації: Зб. наук. праць. —
Харків: ХВУ, 2004. — С. 53–61.
3. Оценка результатов глюкозотолерантного теста по обобщенному критерию. — Киев:
Киевский НИИ эндокринологии и обмена веществ МЗ УССР, 1984. — 17 с.
Международный научно-учебный центр
информационных технологий и систем
НАН Украины и Министерства образования
и науки Украины, Киев,
Институт эндокринологии и обмена веществ
имени В.П. Комиссаренко АМН Украины, Киев Получено 16.06.2009
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7647 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0452-9910 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:20:55Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН України та МОН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лавренюк, Н.В. Кифоренко, С.И. Котова, А.Б. Иваськива, Е.Ю. 2010-04-06T11:59:47Z 2010-04-06T11:59:47Z 2009 Информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета / Н.В. Лавренюк, С.И. Кифоренко, А.Б. Котова, Е.Ю. Иваськива // Кибернетика и вычисл. техника. — 2009. — Вип. 157. — С. 54-60. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0452-9910 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7647 004.451.642+681.5 Рассмотрена информационная технология использования обобщенного критерия оценки состояния системы углеводного обмена для выявления ранних нарушений ее функционирования. В статье изложен алгоритм диагностики и результаты работы компьютерной программы. ru Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН України та МОН України Медицинская и биологическая кибернетика Информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета Article published earlier |
| spellingShingle | Информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета Лавренюк, Н.В. Кифоренко, С.И. Котова, А.Б. Иваськива, Е.Ю. Медицинская и биологическая кибернетика |
| title | Информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета |
| title_full | Информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета |
| title_fullStr | Информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета |
| title_full_unstemmed | Информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета |
| title_short | Информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета |
| title_sort | информационно-компьютерная поддержка принятия решений при ранней диагностике сахарного диабета |
| topic | Медицинская и биологическая кибернетика |
| topic_facet | Медицинская и биологическая кибернетика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7647 |
| work_keys_str_mv | AT lavrenûknv informacionnokompʹûternaâpodderžkaprinâtiârešeniipriranneidiagnostikesaharnogodiabeta AT kiforenkosi informacionnokompʹûternaâpodderžkaprinâtiârešeniipriranneidiagnostikesaharnogodiabeta AT kotovaab informacionnokompʹûternaâpodderžkaprinâtiârešeniipriranneidiagnostikesaharnogodiabeta AT ivasʹkivaeû informacionnokompʹûternaâpodderžkaprinâtiârešeniipriranneidiagnostikesaharnogodiabeta |