СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ Российский патент 2008 года по МПК A61B5/295 

Описание патента на изобретение RU2316999C1

Изобретение относится к области медицины, а именно к пульмонологии, и может быть использовано для диагностики бронхиальной астмы (БА).

Наибольшие трудности в диагностике БА возникают на начальной стадии развития и в фазе ремиссии заболевания с устойчивой стабилизацией патологического процесса и отсутствием типичной картины. В подобных ситуациях обращение пациента к врачу-пульмонологу не гарантирует своевременную диагностику заболевания, так как результаты функциональных проб часто не позволяют выявить изменения бронхиальной проходимости. Обращение же пациента без жалоб на органы дыхания к врачу другой специальности, например к неврологу, сводит возможность своевременной диагностики БА до нуля. Необходимы способы своевременной диагностики БА по признакам, которые используются в различных областях медицины, в частности в неврологии.

Известно, что БА влияет на систему кровообращения, в частности на церебральный кровоток [Федосова Н.Н., Цюрюпа В.Н., Власова И.В. Церебральная гемодинамика и электроэнцефалографические показатели у больных с бронхиальной астмой. // Ультразвуковая и функциональная диагностика. - 2005. - №3. - С.72-77]. Результат этого влияния заключается в изменении состояния сосудов и интенсивности кровотока в них, носящих устойчивый характер как при обострениях, так и при ремиссии болезни.

Эффективным способом исследования церебрального кровотока является реоэнцефалографическое исследование. Исследование заключается в анализе 4 областей кровотока, для каждой из которых рассчитывается 7 реографических показателей.

Учитывая большое количество данных и связей между ними, для диагностики болезни используют математический аппарат гибридных сетей. Сеть представляет собой нелинейную систему и способна принимать решение, основываясь на выявляемых ею скрытых закономерностях в многомерных данных. Отличительное свойство гибридной сети состоит в том, что она не программируется, а обучается делать правильные выводы на примерах.

Прототипом избран способ диагностики и дифференциальной диагностики бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких [Патент RU 2267987 МПК А61В 5/08, 2006], сущность которого заключается в проведении спирографического исследования с бронхолитической пробой; перед последней проводят ингаляционную нагрузку с гипертоническим раствором хлорида натрия, а затем по стандартным критериям оценивают динамику объема форсированного выдоха за 1 сек (ОФВ1) относительно значения данного показателя, полученного в результате предварительно проведенной ингаляционной нагрузки.

Известный способ имеет следующие недостатки:

1. Необходимо обращение к врачу пульмонологу, то есть у пациента должны быть явные проблемы с дыханием (диагностирование «напрямую»).

2. Использование фармакологических ингаляционных проб может иметь побочные эффекты, связанные с индивидуальной непереносимостью или передозировкой фармакологического препарата.

3. Использование бронходилатационных проб в диагностике БА имеет низкую чувствительность и высокую частоту ложноотрицательных результатов [Goldstein M.F., Veza B.A., Dunsky E.H. et al. Comparisons of Peak Diurnal Expiratory Flow Variation, Postbronchodilator FEV1 Responses, and Methacholine Inhalation Challenges in the Evaluation of Suspected Asthma// Chest. - 2001. - Vol.119. - P.1001-1010].

4. Использование бронхопровокационной пробы с гипертоническим раствором хлорида натрия может сопровождаться чрезмерной бронхоконстрикцией вплоть до приступа удушья.

5. Известный способ не учитывает изменений церебрального кровотока, лежащих в основе нарушений регуляции дыхания.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности и обеспечении безопасности диагностики БА.

Цель достигается тем, что диагностику БА проводят по реоэнцефалографическим показателям, при этом используют гибридную сеть.

Способ осуществляют следующим образом.

Задача диагностики БА состоит из трех подзадач: выявление информативных показателей РЭГ, создание диагностической системы и собственно диагностика. Подзадачи решаются в приложении (фиг.1), написанном на внутреннем языке ППП Matlab.

Через интерфейс в базу данных вводится априорная информация - показатели реоэнцефалографического обследования здоровых (всего 43) и больных БА (всего 49) пациентов, которое проводилось в ГУ Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания СО РАМН.

Модуль «Статистический анализ» при помощи параметрического (Стьюдента) и непараметрических (Вилкоксона, Хи-квадрат) критериев выявляет для каждой области кровотока реоэнцефалографический показатель, имеющий определяющее значение при диагностике БА:

реографический индекс окципито-мастоидального отведения слева (РИ OL), реографический индекс окципито-мастоидального отведения справа (РИ OR), показатель периферического сосудистого сопротивления фронто-мастоидального отведения слева (ППСС FL), показатель периферического сосудистого сопротивления фронто-мастоидального отведения справа (ППСС FR). Статистические критерии для этих показателей выявили различия в распределениях у здоровых и больных пациентов с вероятностью более 95%.

Модули «Структура системы диагностики» и «Обучение гибридной сети» по выбранным показателям определяют структуру системы диагностики БА и значения ее настраиваемых коэффициентов.

Система диагностики БА (фиг.2) стоит из двух блоков: блока предобработки и блока нейронечеткого вывода. Блок предобработки реализован в виде экспоненциальной функции для каждого входного сигнала и служит для обеспечения равнозначности преобразованных данных по диапазону и распределению:

где n - количество данных; хi, , σ - входная переменная, среднее значение и стандартное отклонение входной переменной; К - настраиваемый коэффициент, определяющий максимум энтропии преобразованных данных; si - преобразованные данные.

Блок предобработки обеспечивает принадлежность преобразованных данных единому диапазону (-1, 1) с равномерным распределением.

Блок нейронечеткого вывода (фиг.2) представляет собой сходящуюся каскадную структуру из двух слоев с узлами (на первом слое два узла, на втором - один). В узлах находятся гибридные сети с архитектурой ANFIS (G1,1(s1, s2), G1,2(s3, s4), G2,1(g1,1, g1,2)), алгоритм обучения и использования которых рассмотрен в работе [Круглов В.В., Дли М.И., Голунов Р.Ю. Нечеткая логика и искусственные нейронные сети. - М.: 2001.]. Возможность диагностики БА по реографическим показателям на основе гибридной сети показано в работе [Безруков Н.С., Ермакова Е.В. Прогнозирование бронхиальной астмы по параметрам реоэнцефалографии на основе гибридной сети. Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-19. [Текст]: сб. трудов XIX Международ. науч.конф. в 10-и т.Т. 7-Секция 7 / под общ. ред. В.С, Балакирева. - Воронеж, Воронеж, гос. технол. акад., 2006. С.211-214].

Каждые узел имеет два входа и один выход. Все узлы имеют однотипную структуру и отличаются значениями коэффициентов, которые определяются при обучении сети. В качестве алгоритма обучения использован алгоритм обратного распространения ошибки. Гибридные сети связаны между собой выражениями:

g1,1=G1,1(s1, s2) (2)

g1,2=G1,2(s3, s4) (3)

y=G2,1(g1,1, g1,2) (4)

где y - выход системы диагностики.

В модуле «Система диагностики» находится созданная система, в которую поступают текущие данные для диагностики, и если выход системы диагностики больше 0, то у пациента диагностируют БА, иначе пациент здоров.

Система диагностики БА функционирует в двух режимах: режиме обучения, режиме текущей диагностики. При увеличении базы с априорной информацией систему можно переобучить.

Интерфейс приложения удобен для неподготовленного пользователя ЭВМ (для врача). Точность работы способа диагностики БА составляет 87%.

Ниже приводятся два примера использования заявленного способа.

Пример 1. Н., 19 лет, мужчина

Диагноз: Бронхиальная астма. Среднетяжелое течение, стадия ремиссии.

Исходные данные составили соответственно: РИ OL 0,079, РИ OR 0,077, ППСС FL 76, ППСС FR 84.

С целью диагностики БА рассчитаны уравнения блока предобработки и блока нейронечеткого вывода:

s1(0,079)=-0.4132

s2(0,077)=-0.4376

s3(76)=0.106

s4(84)=0.4067

g1,1=1

g1,2=0.6327

y=0.9725

Поскольку у больше 0, у пациента диагностируют бронхиальную астму.

Пример 2. С., 45 лет, женщина.

Диагноз: Бронхиальная астма. Среднетяжелое течение, стадия ремиссии.

Исходные данные составили соответственно: РИ OL 0,068, РИ OR 0,068, ППСС FL 110, ППСС FR 101.

С целью диагностики БА рассчитаны уравнения блока предобработки и блока нейронечеткого вывода:

s1(0,068)=-0.4132

s2(0,068)=-0.4376

s3(110)=0.946

s4(101)=0.8031

g1,1=0.7531

g1,2=0.9348

y=1

Поскольку у больше 0, у пациента диагностируют бронхиальную астму.

Пример 3. Д., 37 лет, женщина.

Диагноз: Здоров.

Исходные данные составили соответственно: РИ OL 0,11, РИ OR 0,104, ППСС FL 82, ППСС FR 90.

С целью диагностики БА рассчитаны уравнения блока предобработки и блока нейронечеткого вывода:

s1(0,11)=-0.1758

s2(0,104)=-0.0198

s3(82}=0.4076

s4(90)=0.5919

g1,1=-0.0569

g1,2=0.3518

y=-0.4291

Поскольку y меньше 0, у пациента не диагностируют бронхиальную астму.

Разработанная на основе предлагаемого способа программы для ЭВМ «Программа имитационного моделирования системы диагностики бронхиальной астмы по реографическим показателям» (№2006612637) внедрена на базе пульмонологического отделения ГУ Дальневосточного научного центра физиологии и патологии дыхания СО РАМН, где она показала свою эффективность при диагностике БА.

Таким образом, предлагаемый способ может быть эффективно использован для диагностики бронхиальной астмы.

Похожие патенты RU2316999C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ У ЛИЦ СТАРШЕ 18 ЛЕТ 2017
  • Соловьева Ирина Анатольевна
  • Собко Елена Альбертовна
  • Демко Ирина Владимировна
  • Локтионова Мария Михайловна
  • Крапошина Ангелина Юрьевна
  • Гордеева Наталья Владимировна
RU2646576C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ХРОНИЧЕСКОЙ ВЕРТЕБРОБАЗИЛЯРНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ У ПОДРОСТКОВ, ПЕРЕНЕСШИХ НАТАЛЬНУЮ ТРАВМУ ШЕЙНОГО ОТДЕЛА ПОЗВОНОЧНИКА 2002
  • Гончарова Е.А.
  • Нечаева Е.И.
  • Левицкий Е.Ф.
  • Абдулкина Н.Г.
RU2219829C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ГИПЕРТОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ У ЛЮДЕЙ ДО 30- ЛЕТНЕГО ВОЗРАСТА 1996
  • Лебедева В.Д.
RU2141249C1
СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОДЭЛЕКТРОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ 2003
  • Захаров С.М.
  • Скоморохов А.А.
  • Смирнов Б.Е.
RU2252692C2
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЗЫ У БОЛЬНЫХ С НАРУШЕНИЯМИ СТАТОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ 2004
  • Коновалова Нина Геннадьевна
  • Дедикова Татьяна Николаевна
  • Коновалов Владимир Владимирович
RU2268703C2
Способ дифференциальной диагностики атеросклеротической и гипертонической энцефалопатии 1987
  • Скочий Павел Григорьевич
  • Пронив Орест Богданович
  • Ивасюк Галина Михайловна
SU1507322A1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ КОНСТИТУЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЧЕСКОЙ ПРЕДИСПОЗИЦИИ МОЗГА К ЦЕРЕБРОВАСКУЛЯРНОЙ ПАТОЛОГИИ 2006
  • Боев Игорь Викторович
  • Чурсин Владимир Валерьевич
  • Боева Ольга Игоревна
RU2319449C2
Способ определения реактивности сосудов головного мозга 1990
  • Карашуров Сергей Егорович
SU1804311A3
НЕМЕДИКАМЕНТОЗНЫЙ СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ГИПОКСИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МОЗГА 2011
  • Баранова Татьяна Ивановна
  • Митрофанова Алла Владиславовна
  • Январева Идея Николаевна
RU2465820C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ РАННИХ ПРОЯВЛЕНИЙ ХРОНИЧЕСКОЙ РТУТНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ 2010
  • Катаманова Елена Владимировна
  • Бодиенкова Галина Михайловна
  • Иванова Юлия Владимировна
  • Курчевенко Светлана Ивановна
RU2462988C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 316 999 C1

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ

Изобретение относится к области медицины, а именно к пульмонологии. При помощи реоэнцефалографического исследования определяют четыре показателя: реографический индекс окципитомастоидального отведения слева (РИ OL), реографический индекс окципитомастоидального отведения справа (РИ OR), показатель периферического сосудистого сопротивления фронто-мастоидального отведения слева (ППСС FL), показатель периферического сосудистого сопротивления фронто-мастоидального отведения справа (ППСС FR). Используют математический аппарат гибридных сетей со структурой ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) и при значении выхода системы диагностики больше 0 диагностируют бронхиальную астму. Способ позволяет повысить точность диагностики бронхиальной астмы на ранних стадиях развития. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 316 999 C1

Способ диагностики бронхиальной астмы, отличающийся тем, что с помощью реоэнцефалографии определяют четыре реоэнцефалографических показателя: реографический индекс окципито-мастоидального отведения слева (РИ OL), реографический индекс окципито-мастоидального отведения справа (РИ OR), показатель периферического сосудистого сопротивления фронто-мастоидального отведения слева (ППСС FL), показатель периферического сосудистого сопротивления фронто-мастоидального отведения справа (ППСС FR), используют математический аппарат гибридных сетей со структурой ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) и при значении выхода системы диагностики больше 0 диагностируют бронхиальную астму.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2316999C1

СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ И ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ 2004
  • Кобылянский Вячеслав Иванович
RU2267987C1
RU 1684975 A1, 10.06.1996
СЧЕТНАЯ МАШИНА 1925
  • Штерн Ж.Д.
SU8265A1
АФОНЧИКОВА О.Л
Состояние гемодинамики головного мозга в процессе гипобаротерапии бронхиальной астмы у детей
Учен
зап
С-Петерб
гос
мед
ун-та им
И.П.Павлова
ЩИТОВОЙ ДЛЯ ВОДОЕМОВ ЗАТВОР 1922
  • Гебель В.Г.
SU2000A1
CHLUMSKY J
Exercise tolerance in patients with chronic obstructive pulmonary disease
Cas
Lek
Cesk
Способ обработки целлюлозных материалов, с целью тонкого измельчения или переведения в коллоидальный раствор 1923
  • Петров Г.С.
SU2005A1

RU 2 316 999 C1

Авторы

Безруков Николай Сергеевич

Ерёмин Евгений Леонидович

Ермакова Елена Владимировна

Колосов Виктор Павлович

Перельман Юлий Михайлович

Даты

2008-02-20Публикация

2006-08-09Подача