СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ БОЛЕЗНЕЙ НЕИНФЕКЦИОННОЙ ЭТИОЛОГИИ Российский патент 2000 года по МПК A61B5/452 

Изобретение относится к медицине, конкретно к функциональной диагностике, скрининг-диагностике заболеваний внутренних органов, в том числе на начальном, доклиническом, этапе развития в условиях поликлиники, лечебно-диагностического центра, при диспансеризации населения и профессиональном отборе.

Известен способ определения функционального состояния, о котором судят по комплексному показателю (авт. свид. N 927226, кл. А 61 В 5/00).

Способ заключается в измерении ЧСС, систолического АД, напряжения O₂ крови и минутного объема крови до и после лечебного воздействия, после чего по формуле рассчитывают комплексный показатель тяжести состояния больного. Недостатком способа является его трудоемкость, значительное количество измеряемых параметров, большая продолжительность исследований. Он не выявляет конкретного заболевания и не отвечает задачам профилактической медицины.

Многочисленные способы, использующие только анализ ЭКГ включают детальный анализ ее компонентов, диагностику локальных нарушений работы сердца и в большинстве случаев не преследуют целей системного, организменного (экстракардиального) подхода.

Известны способы, использующие анализ интервалокардиограммы, которые сводятся, как правило, к количественной оценке нарушений ритма сердца и не содержат критериев дифференциации болезней.

Известен способ определения состояния вегетативной нервной системы человека по индексу напряжения (Баевский Р.М. "Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии". М., 1980 г.), включающий регистрацию временных интервалов RR ЭКГ, статистическую обработку их величин (М₀ - мода, АМ₀ - амплитуда моды, Δ_x - вариационный размах (с последующим расчетом индекса напряжения по формуле:

и построением гистограмм.

Используют в качестве нагрузки избирательно действующие на симпатический или парасимпатический отделы нервной системы минимальную ортостатическую, а затем минимальную антиортостатическую пробы и при увеличении индекса напряжения по сравнению с фоном от 1 до 20% констатируют низкую реактивность симпатической или парасимпатической системы, при увеличении индекса напряжения от 21 до 60% нормальную реактивность, а при увеличении его свыше 60% - повышенную реактивность.

Известен способ оценки состояния организма по патенту RU N 2083155, А 61 В 5/00, 10.07.97, который состоит в следующем.

Регистрируют временные интервалы RR кардиограммы, проводят их энтропийный анализ по предложенной математической формуле:

где m1 количество RR - интервалов данной длительности в выборке из 100; ml/100 - вероятность RR - интервалов данной длительности в выборке из 100. При значении E 50 - 70 усл. ед. оценивают состояние регуляторных механизмов организма как оптимально устойчивое, при E выше 70 усл. ед. диагностируют напряжение регуляторных механизмов или их рассогласование. Способ позволяет оценить состояние организма человека как целостной системы, что можно использовать для профотбора, при оценке лечебных и тренировочных процессов.

Известен способ оценки устойчивости организмов к воздействию экзогенных факторов. Он состоит в том, что после определения специального набора физиологических показателей, до и после нагрузочных тестов, формализации показателей и расчета среднеарифметической и среднеквадратичного отклонения совокупности формализованных показателей определяется обобщенный коэффициент по величине отношений среднеквадратичного отклонения к квадрату среднеарифметической и рассчитывается индекс устойчивости по величине отношений обобщенных коэффициентов, найденных до и после нагрузочных тестов, значение которого служит оценкой устойчивости организмов к воздействию экзогенных факторов.

Недостатком всех вышеописанных способов является то, что они не позволяют провести диагностику множества заболеваний.

Наиболее близким способом (прототипом) заявленного является способ (по патенту N 2100958) экспресс-диагностики злокачественных новообразований (Дзюба К. В. и Говоров B.C., 1998).

Способ заключается в регистрации электрокардиограммы обследуемого во втором стандартном отведении, в положении лежа на спине. Исследование проводят в отдельном помещении, после нескольких минут адаптации обследуемого к условиям кабинетной записи и горизонтальному положению. В течение двух часов до начала обследования больным рекомендуют воздерживаться от приема пищи и курения. Регистрируют электрокардиограмму и проводят ее математическую обработку.

Вычисляют величины обычных статистических характеристик ритмограммы: среднее значение R-R - интервала

Из нестандартных величин вычисляют гладкость, то есть среднюю треть их разностей значений R-R -интервалов. Затем производят построение гистограмм R-R -интервалов на основе функции Ψ, которая вычисляется по формуле, подсчитывается число R-R -интервалов, удовлетворяющих условию Ψ. С помощью методов анализа, использующих цепи Маркова, вычисляют вероятность динамики изменения длительности подсчитанных таким образом R-R -интервалов в сторону их увеличения или уменьшения, получая набор характеристик.

Этот набор статических показателей назван кодом ритмограммы.

Однако этот способ не позволяет осуществлять диагностику других заболеваний. Кроме того, способ чрезвычайно трудоемкий.

Техническим эффектом заявленного способа диагностики болезней неинфекционной природы на любой стадии их развития является расширение возможностей способа за счет диагностики их неограниченного количества, снижение трудоемкости, повышение точности и значительное сокращение времени исследования, так как для реализации способа может быть достаточно от 300 до 600 сердечных циклов, а не несколько тысяч по прототипу.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе диагностики болезней неинфекционной этиологии, включающем регистрацию кардиосигналов обследуемого, анализ частотной амплитудной и фазовой модуляции кардиосигнала, кодирование динамики его пространственно-временных изменений, построение кодограммы и сравнение ее с эталонными кодограммами - стандартами заболеваний и вынесение заключения о диагнозе по результатам сравнения, что при регистрации кардиосигналов определяют динамику зубца R, фазы кардиосигнала и интервала между зубцами R-R каждого последующего сердечного цикла в сравнении с предыдущим, кодируют варианты их отношения с использованием одно-, двух-,трех- и более мерных символов с построением одно-, двух-, трех- и более членных кодовых комбинаций, форсируют кодограммы обследуемого в соответствии с вариантом кодирования и количеством членов кодовой комбинации путем последовательного смещения на один кардиосигнал вдоль всей записи кардиосигналов от начала до конца, структурирования кодограммы путем распределения кодовых комбинаций с учетом частоты повторяемости (встречаемости), сравнения кодограммы обследуемого с аналогичными кодограммами (эталонными) здоровых людей и больных различными заболеваниями неинфекционной этиологии, полученные аналогичным образом и включающие только кодовые комбинации стопроцентной повторяемости (встречаемости), заключение о наличии заболевания выносят только в случае наличия в кодограмме обследуемого полного набора комбинаций эталона соответствующего заболевания.

Предложенный способ диагностики заболеваний имеет принципиальное отличие от наиболее близкого прототипа (Дзюба К.В. и Говоров В.Е., 1998). В его основу взяты известные представления о том, что импульсный поток сигналов различной физической природы, подвергнутый амплитудной, частотной и фазовой модуляции, можно рассматривать как информационный поток, а модуляции сигнала - в качестве механизмов кодирования информации. Применительно к электрокардиосигналу амплитудно-импульсная модуляция (АИМ) наиболее ярко проявляется в динамике изменений амплитуды доминирующего в кардиокомплексе зубца R, частотно-импульсная модуляция (ЧИМ) или фазо-импульсная модуляция (ФИМ) - в динамике интервалов между зубцами R-R. Эффективно отношение интервала R- R и амплитуды последующего зубца R.

Предложенный способ диагностики заболеваний включает следующие процедуры:
1. Съем непрерывно следующих друг за другом кардиосигналов в количестве от 300 до 600, т.е. по достижении информационной достаточности. Измерение амплитуды зубцов R, интервалов между зубцами R (R - R) и соотношения интервала R- R и амплитуды последующего зубца R.

2. Кодирование изменений амплитуды каждого последующего зубца R(R¹) в сравнении с амплитудой предыдущего зубца R (R⁰ ), интервала R-R (R¹-R²) в сравнении с предыдущим интервалом R-R (R⁰-R¹) и отношения зубца R(R²) к амплитуде последующего интервала R-R (R¹-R²) к амплитуде последующего и в сравнении с аналогичным отношением предыдущего интервала R-R (R⁰-R¹) и амплитуды последующего зубца R(R1). При этом кодирование осуществляется в нескольких вариантах. Первый вариант - качественное (одномерное) кодирование, предусматривающее оценку динамики каждого последующего показателя в сравнении с предыдущим соответствующим показателем по признаку больше, меньше или равны (т. е. разность соответствующих измерений положительная, отрицательная или равна нулю).

Второй вариант - многомерное кодирование, когда символы представляют собой динамику сочетания нескольких измерений, например, разности интервалов, амплитуд и их отношения. Ясно, что семантика символов, используемых при каждом варианте кодирования существенно отличается друг от друга по объему заложенной информации.

3. Построение и анализ кодограмм включает процедуру формирования n + 1 членных кодовых комбинаций, подсчета и распределения их по частоте. Для осуществления данной процедуры можно использовать метод "скользящего окна" с меняющимся числом членов кодовой комбинации, которое после установления числа членов, могущих входить в него, последовательно смещается на один символ вдоль кодограммы от ее начала до конца. Итогом такой процедуры является набор кодовых комбинаций, состоящих из n + 1 членов. Кодограмма обследуемого, структурированная на кодовые комбинации с различным количеством членов в ней с учетом варианта кодирования может подвергаться изучению с применением любого метода анализа в рамках теории информации.

4. Получение специфических кодограмм ("кодовых портретов") различных заболеваний и здорового человека. Для этого формируются группы обследуемых по нозологическому признаку с всесторонне доказанным диагнозом. При этом важно, во избежание "информационного шума", предусмотреть включение в группы обследуемых больных без сопутствующих заболеваний, могущих существенно влиять на уровень здоровья. На основе анализа кодограмм в каждой группе обследуемых следует выделить кодовые комбинации, обладающие только стопроцентной частотой встречаемости.

Совокупность кодовых комбинаций, обладающих указанными свойствами без учета кодовых комбинаций, характерных для здорового человека, можно рассматривать в качестве "информационного портрета" заболевания.

Неравнозначная семантика и информационная структура символов, изложенных и других возможных способов кодирования, существенно влияет на специфичность кодовых комбинаций. Специфичность возрастает при увеличении мерности символов и их числа в кодовой комбинации. В этой связи "кодовый портрет" может приобретать сложную структуру с неоднозначной специфичностью составляющих его кодовых комбинаций. Данное обстоятельство нашло свое выражение в алгоритме постановки диагноза.

Способ осуществляется следующим образом.

Процедура постановки диагноза слагается из этапов последовательного анализа кодограммы обследуемого и представляет следующий алгоритм действий.

1. Получение кодограммы обследуемого.

2. Сопоставление ее с набором кодовых комбинаций специфичных для здорового человека и больных с заболеваниями, заложенными в банк "информационных портретов" (эталонов). Первое действие на этом этапе - сопоставление кодограммы обследуемого с эталонной кодограммой здорового человека. Здоровым признается человек с полным совпадением его кодограммы с эталонной кодограммой здорового человека.

Второе действие - вычитание из кодограммы обследуемого кодовых комбинаций, специфичных для здорового человека.

Третье действие - сопоставление оставшейся кодограммы обследуемого с набором эталонов "информационных портретов" болезней. Наличие болезни признается только в случае полного набора кодовых комбинаций эталона данного заболевания в кодограмме обследуемого.

3. Действия, изложенные в п.п. 1 и 2, повторяются в каждой системе кодирования с последующим сопоставлением результатов. Итоговое заключение формируется на основе анализа результатов.

Предложенный способ диагностики реализован в диагностических системах "Мультискрининг" и "Поток" на базе Лечебно-диагностического центра Министерства внешнеэкономических связей России. Банк информационных эталонных кодограмм для диагностики создан на основе анализа кодограмм более 7 тыс. здоровых и больных обследованных в лечебно-диагностическом центре. Он включает информационные портреты здорового человека и наиболее распространенных заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, вегето-сосудистая дистония, желчекаменная и мочекаменная болезни, анемия, сахарный диабет, хронический гастрит (гастродоуденит), язва желудка, язва двенадцатиперстной кишки, хронический холецистит, узловой зоб, полипоз (полип) желудка, полипоз (полип) толстой кишки, аденома простаты, мастопатия, миома матки, эндометриоз, а также злокачественные новообразования различных локализаций: желудка, матки, яичников, толстой кишки, легких, почек, поджелудочной, щитовидной, молочной и предстательной желез.

В диагностической системе предусмотрена программа самообучения, которая вносит коррективы в перечень диагностически значимых кодовых комбинаций по мере пополнения банка кодограмм. Она позволяет получить также кодовые портреты (эталоны) других заболеваний при достижении необходимого объема кодограмм этих заболеваний в банке данных.

Клиническая апробация показала высокую эффективность способа диагностики заболеваний. Частота совпадения результатов обследования и диагностики по предлагаемому способу достигает 81 - 100% и в среднем составляет 90%, специфичность - 90% и более, а воспроизводимость с учетом заболеваний - от 78 до 100%.

Наиболее высокая эффективность способа диагностики заболеваний выявлена в случаях скрытого, бессимптомного или малосимптомного течения заболеваний и на начальном доклиническом этапе развития патологии, в том числе на этапе преморфного состояния.

В качестве иллюстрации приводим примеры успешной диагностики скрытопротекающей патологии.

Пример 1
Гражданка Х-ч Н. И. , 1968 года рождения, направлена на обследование в связи с наследственной отягощенностью по онкопатологии.

Предложенный способ диагностики 26.01.99 констатировал отсутствие онкопатологии, однако была выявлена желчекаменная болезнь. Информационная достаточность обеспечена регистрацией 600 сердечных комплексов. Использованы трехмерные символы A, B, C, D, E, F и двухчленное кодирование. Кодограмма больной после распределения кодовых комбинаций по частоте приняла следующий вид (табл. 1а). Сравнение кодограммы обследуемой с эталонной кодограммой здоровых людей (табл. 1б), полученной при аналогичном кодировании, выявило наличие всего набора кодовых комбинаций. Сравнение кодограммы обследуемой с эталонными кодограммами различных заболеваний выявило наличие набора кодовых комбинаций эталона желчекаменной болезни (Табл. 1в) и более высокую степень сходства их распределения по сравнению с таковыми здоровых людей. При этом для сравнения используется распределение только кодограмм кодовых комбинаций обследуемой, соответствующих эталонам здоровых людей (1г) и желчекаменной болезнью (1д). Целенаправленная беседа и осмотр не выявили симптомов желчекаменной болезни. Последующее ультразвуковое исследование подтвердило наличие нескольких крупных камней в желчном пузыре без признаков воспаления последнего.

Пример 2
Больной И-а (история болезни N 7516) проходил плановую диспансеризацию. Жалоб не предъявлял. Осмотр специалистов, анализы крови, мочи, флюорография органов грудной клетки патологии не выявили. Обследование на диагностической системе "Мультискрининг" выявило рак желудка (табл. 2). Гастроскопия от 31.01.95 подтвердила наличие небольшой опухоли (карциномы) в выходном отделе желудка. Больной оперирован с хорошим результатом. При контрольных исследованиях с интервалом от 1 до 3 месяцев в течение 2,5 лет сохранялся "кодовый портрет" рака желудка. В настоящее время здоров.

Наиболее достоверная диагностика (98 - 100%) отмечена при ранних формах сахарного диабета, мочекаменной болезни, железодефицитной анемии, язвенной болезни и онкопатологии на начальном этапе развития. Напротив, заболевания на стадии выраженных клинических проявлений и осложнений могут недиагностироваться предложенным способом в связи с возникающим информационным шумом, обусловленным осложнениями, а также частичным или полным информационным блоком. Способ диагностики полезен при динамическом контроле эффективности лечения и оперативных вмешательств.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики болезней неинфекционной этиологии. Обследуемому снимают ЭКГ, регистрируют 300-600 сердечных циклов. Определяют динамику зубца R, фазы кардиосигнала, интервала между зубцами R-R каждого последующего сердечного цикла в сравнении с предыдущим. Кодируют варианты их соотношения. Формируют кодограммы обследуемого. Сравнивают кодограммы обследуемого с эталонными кодограммами здоровых и больных разными заболеваниями. Заключение о наличии заболевания выносят в случае наличия в кодограмме обследуемого полного набора комбинаций эталона соответствующего заболевания. 2 табл.

Способ диагностики болезней неинфекционной этиологии, включающий снятие электрокардиограммы (ЭКГ) у обследуемого, определение интервала между зубцами R-R, кодирование измерений, построение кодограммы, сравнение ее с эталонными кодограммами - стандартами заболеваний и вынесение заключения о диагнозе по результатам сравнения, отличающийся тем, что регистрируют 300 - 600 сердечных циклов ЭКГ, проводят анализ частотной, амплитудной и фазовой модуляции кардиосигнала - определяют динамику зубца R, фазы кардиосигнала, интервала между зубцами R-R каждого последующего сердечного цикла по сравнению с предыдущим, кодируют варианты их соотношения с использованием одно-, двух-, трех- и более мерных символов, представляющих динамику сочетания одного или нескольких измерений с построением одно-, двух-, трех- и более членных кодовых комбинаций, формируют кодограммы обследуемого в соответствии с вариантом кодирования и количеством членов в кодограммовой комбинации путем последовательного смещения на один кардиоциклсигнал вдоль всей записи регистрации кардиосигналов от начала до конца, структурируют кодограммы путем распределения кодовых комбинаций с учетом частоты их встречаемости, сравнивают кодограммы обследуемого с эталонными кодограммами здоровых людей и больных различными заболеваниями неинфекционной этиологии, полученными таким же образом и включающими только кодовые комбинации стопроцентной встречаемости, заключение о наличии заболевания выносят в случае наличия в кодограмме обследуемого полного набора комбинаций эталона соответствующего заболевания.