22 Сен

СТРУКТУРНЫЙ ПОДХОД ПРИ ДИАГНОСТИКЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ ПОЧЕК ПО БИОХИМИЧЕСКИМ ДАННЫМ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Из-за интенсивного развития науки, появления новых областей знаний и увеличения общего объема знаний, когда не только обмен знаниями между специалистами смежных областей, но и овладение узкой специальностью сильно затруднены, проблема cоздания и внедрения в здравоохранение современных информационных технологий приобретает особое значение. К числу таких областей знаний можно отнести электроэнцефалографию (ЭЭГ), рентгенологию, включая все ее усовершенствованные аналоги, гистологию, клинико-лабораторную диагностику (КЛД) и некоторые другие. Поэтому наибольший интерес для создания систем поддержки принятия решения представляют именно эти области знания.

Для решения поставленной задачи необходимо: создание методов вербализации интуитивных профессиональных знаний для того, чтобы наиболее ценная часть знаний стала доступна широкому кругу специалистов; разработка методов организации медицинской информации, которые позволяют унифицировать способ представления знаний; установление содержательных связей, уменьшающих объем материала, повышая, при этом, его информативность, что должно способствовать эффективности научных исследований и повышению квалификации специалистов. Для более эффективного использования компьютерных сетей врачам необходимо предложить диагностические, прогностические, экспертные, обучающие и справочные системы в разных областях медицинских знаний.

В ИППИ РАН совместно с экспертами разработан метод структурной организации слабоформализованной информации, который состоит в выделении минимального числа ключевых характеристик (структурных единиц), знание которых достаточно для принятия решения. Работа заключается в выявлении систем, изучаемых в данной области медицины; определении функций, которые эти системы выполняют, и симптомов, характеризующих нарушение этих функций [4, с. 3].

Структурная организация информации была успешно проведена в областях знаний, связанных с изучением функционального состояния головного мозга, а также данных клинико-лабораторной диагностики [5, с. 18; 10, с. 108; 11, с. 276]. Полученные результаты использованы для создания экспертных, обучающих систем, а также для решения целого ряда научных и медицинских задач, связанных с нарушением функционального состояния мозга у детей и взрослых, а так же диагностикой состояния организма по лабораторным анализам крови (общий клинический анализ крови, коагулограмма, биохимический анализ крови) [2, с. 117; 6, с. 29; 9, с. 81;  7, с. 6].

Лабораторные исследования являются самыми доступными и массовыми, составляют 90% общего объёма диагностических исследований и в 70% случаев для принятия медицинских решений необходимо использование лабораторных данных [8, с. 145]. Лабораторная диагностика необходима не только для постановки диагноза, но и для оценки тяжести заболевания и прогноза течения заболевания. При этом многообразие патологических форм, индивидуальность их проявления у различных людей делают процесс диагностики крайне трудным и зависящим от знаний и умения врача.

Поскольку все патологические процессы происходят на уровне биохимических реакций в клетке, то знание и понимание значений показателей биохимического анализа чрезвычайно велико. В то же время, форма представления этих показателей в клинической практике такова, что нередко они остаются невостребованными лечащим врачом частично или полностью.

Для диагностики заболеваний внутренних органов: печени, поджелудочной железы и почек ключевую роль играют данные биохимического анализа. Ранее мы воспользовались методом структурной организации информации для диагностики заболеваний печени и поджелудочной железы [11, с. 276].

Подавляющее большинство органических соединений и ферментов, играющих главную роль в функционировании всех внутренних органов, синтезируются печенью. Основной функционирующей системой для печени является клетка гепатоцит. Эти клетки выполняют несколько функций, главными из которых являются синтетическая, детоксикационная  и  выделительная. Нарушение каждой из этих функций характеризуется определенным синдромом и связано со специфическими заболеваниями.

Поджелудочная железа (ПЖ) состоит из двух видов тканей: экзокринной ткани (ацинарные клетки) и эндокринной, так называемые островки Лангерганса. Экзокринная (внешнесекреторная) функция связана с образованием панкреатического сока за счет синтеза и секреции пищеварительных ферментов (амилаза, липаза, трипсин), а также секреции жидкостей и электролитов. Эндокринная (внутрисекреторная) функция заключается в продуцировании гормонов (инсулин, глюкагон, соматостатин). Нарушение этих функций в первом случае приводит к панкреатитам, а во втором — к нарушению толерантности к глюкозе и сахарному диабету, которые можно дифференцировать по специфическим для каждого случая данным биохимического анализа крови и мочи.

В настоящей работе метод структурной организации знаний применен для диагностики заболеваний почек.

Основной морфологической и функциональной структурой почек является нефрон, состоящий из сосудистого клубочка и почечных канальцев, а также интерстициальная ткань. Главные функции почек заключаются в сохранении ионного состава и объема биологических жидкостей, которые обеспечиваются согласованной деятельностью клубочков и канальцев почек, в которых происходят клубочковая фильтрация, канальцевая секреция и реабсорбция. Воспаление интерстициальной ткани с последующим вовлечением всего нефрона приводит к нарушению способности концентрирования и разведения мочи. Отметим, что выделение белка с мочой является основным и общим признаком поражения почек, а протеинурия считается, если белок превышает 0,15 г/сут [8, с. 145].

Нарушение функций почек приводит к специфическим клиническим вариантам, каждый из которых характеризуется определенным набором изменений биохимических показателей ─ синдромом (значения этих показателей приведены на рисунке 1):

  1. Гломерулопатии ( преимущественное поражение функции клубочкового фильтра): а. мочевой синдром (протеинурия и гематурия); б. анализ крови (гипопротеинемия с диспротеинемией).
  2. Тубулопатии (первично-ведущее поражение канальцев с нарушением секреторной и реабсорбционной функций канальцев): а. умеренный мочевой синдром (протеинурия и гематурия); б. нарушение водно-электролитного обмена.

III. Интерстициальный нефрит с последующим вовлечением в процесс всего нефрона.

Каждому варианту нарушения функций соответствует определенный ряд заболеваний со своими симптомами [8, с. 145; 1, с. 547; 3, с. 232]. Рассмотрим эти симптомы подробно на примере тубулопатии при нарушениях секреторной и реабсорбционной функций канальцев (таблицы 1 и 2).

                                                                                                 Таблица 1.

Дистальный канальцевый ацидоз — нарушение секреции ионов водорода в дистальных канальцах.

Клинические варианты тубулопатии. Анализ мочи. Анализ крови.
1. Наследственное заболевание: синдром Баттлера-Олбрайта: нарушение секреции ионов водорода в просвет дистальных канальцев или обратной диффузии в клетку. а. PH мочи>6;
б. гиперкаль-циурия: Са ­
Гипокалиемия:
К ¯¯;
2. Дистальный тубулярный ацидоз может возникать вторично при ряде аутоиммунных заболеваний. гипокальци-урия: Са ¯; К в крови
не снижен;
3. Почечный несахарный диабет. Отсутствие реакции рецепторов дистальных канальцев на АДГ (альдостерон). гипостенурия:
d= 1003-1005;
 

                                                                                                   Таблица 2.

Проксимальный канальцевый ацидоз — снижение проксимальной реабсорбции бикарбонатов.

Клинические варианты тубулопатии Анализ мочи Анализ крови
(N – норма)
1. Проксимальный канальцевый ацидоз снижение проксималь-ной реабсорбции бикарбонатов: а. РН ­, но может быть < 5,5
б. HCO3 ­­;
а. РН крови ¯;
б. возможны нарушения электролитного баланса:
К — N,¯; Са — N,¯;
2. Синдром Фанконигенерализованная дис-функция проксимальных канальцев: характерна полиурия; а. РН ­, но < 5,5
б. гипостенурия;
в. НСО3­, НРО4­, Na­;

г. глюкоза ­;

д. аминоацедурия;

 

а. мочевая кислота ¯;

б. нарушение водно-электролитного баланса: K ¯, Na¯, Ca ¯, HPO4 ¯;

3. Почечная глюкозурия:
нарушение реабсорбции глюкозы.
а. глюкоза в моче повышена до 5-30 г/сут. а. глюкоза в крови N или снижена
4. Фосфат-диабет – наследств. заболевание:
¯ реабсорбции фосфатов
а. НРО4 в моче ­­; а. НРО4 в крови ¯
б. возможна гипокаль-циемия: Са N или ¯;
5. Вторичные хронические тубулопатии.
5.1 Подагрическая почка: обструкция канальцев в связи с повышенным выделением почками мочевой кислоты. а. мочевой синдром (возможно)
пиелонефрит (возможно);
б. мочевая кислота ­
(возможно);
а. мочевая кислота ­;
5.2 Миеломная почка:
закупорка канальцев парапротеином, секретируемым миеломными клетками.
а. выраженная протеинурия:
белок до 30 г/сут;
б. белок Бен-Джонса;
а. диспротеинемия: наличие М-градиента; общий белок­­­;
б. гиперкальциемия: Са­;
в. гиперфосфатемия:Р↑

bezymyannyj

Рисунок 1. Схема дифференциальной диагностики заболеваний почек

На рисунке 1 представлен результат структурирования знаний при диагностике заболеваний почек. Таким образом, установление содержательных связей, в основе которых лежит внутренняя логика врачебного мышления, может способствовать как более эффективной диагностике, так и более эффективному обучению специалистов, что и отличает предложенный метод от существующих справочников.

Список литературы:

1.Адо А.Д. Патологическая физиология. -М.: Триада-Х, 2000. 574 с.(24-ая глава)

2.Киселева О.А., Лукашевич И.П., Ткачева Т.В. Формализация знаний в офтальмологии. Экспертная система «ОСГ-ЭКСПЕРТ» // Информационные процессы. 2007. — Т. 7. —  № 2. С. 117-123.

3.Клинический диагноз — лабораторные основы ; под редакцией В.В. Меньшикова. -М.: Лабинформ, 1997. 320 с.

4.Лукашевич И.П., Мачинская Р.И., Эльнер А.М. и др. Структурная организация медицинской информации для установления диагноза в детской неврологии // Медицинская техника. — 1995. —  № 2. —  C. 3-9.

5.Лукашевич И.П., Шипкова К.М., Шкловский В.М. Структурный подход к представлению и анализу нейропсихологической информации // Медицинская техника. — 1998. —  № 5. —  С. 18-21.

6.Лукашевич И.П., Мачинская Р.И., Фишман М.Н. Автоматизированная диагностическая система “ЭЭГ-ЭКСПЕРТ” // Медицинская техника. 1999. —  № 6. —  С. 29-34.

7.Лукашевич И.П., Степанян К.В., Балугян Р. Ш., Попов А.К. Автоматизированное формирование заключений по данным общего клинического анализа крови // Врач и информационные технологии. 2015. —  № 2. —  С. 6-11.

  1. Нефрология: Руководство для врачей ; под ред. И.Е. Тареевой. 2-е издание. -M.: Медицина, 2000.  688 с.
  2. Степанян К.В., Лукашевич И.П., Балугян Р.Ш. Программный комплекс поддержки принятия решения в области клинико-лабораторной диагностики. // Искусственный интеллект и принятие решений. 2013. — № 4. — С. 81-88.
  3. Balugyan R.Sh., Lukashevich I.P., Mostovoy A.S., Peremyachkna S.Yu., Stepanyan K.V. Formalization of medical knowledge with conceptual scheme // Journal of International Scientific Publication: Educational Altetnatives. — 2011. — Vol. 9. —  Part 3.-  P. 108-116.
  4. Lukashevich I.P., Savina M.I. The Role of the Structural Organization of Knowledge in Analyzing Biochemical Data //  Scientific and Technical Information Processing. – 2012. — Vol. 39 —  No. 5 – P. 276–282.

Original Russian Text © 2010, published in Iskusstvennyi Intellekt i Prinyatie Reshenii, 2010. —  № 1. —  С. 33-40

СТРУКТУРНЫЙ ПОДХОД ПРИ ДИАГНОСТИКЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ ПОЧЕК ПО БИОХИМИЧЕСКИМ ДАННЫМ
Метод структурной организации информации был использован для представления данных биохимического анализа при диагностике заболеваний почек. В основе метода лежит описание нарушений функций отдельных структур почек, каждое из которых приводит к специфическим клиническим вариантам с характерным набором биохимических показателей. Такой подход позволяет проводить эффективно как диагностику, так и обучение.
Written by: Лукашевич Ирина Павловна, Савина Марина Ивановна, Степанян Карен Вартанович
Published by: Басаранович Екатерина
Date Published: 12/04/2016
Edition: euroasia-science_30_22.09.2016
Available in: Ebook