CC BY
49
УДК 007.51
АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ЛЕЧЕНИЯ ОСТРОГО ПИЕЛОНЕФРИТА НА ОСНОВЕ МЕТОДА АНАЛИЗА ИЕРАРХИЙ
А.А. Спирячин, Д.Е. Строева, А.В. Бурковский, А.В. Кузьменко
В статье описывается алгоритмизация принятия решений в процессе лечения острого пиелонефрита на основе метода анализа иерархий
Ключевые слова: алгоритмизация, метод анализа иерархий, принятие решений, пиелонефрит
Введение
Ниже рассматривается алгоритм принятия решений в процессе лечения острого пиелонефрита, предназначенный для ранжирования методик лечения по степени их эффективности, который является частью интеллектуальной системы поддержки принятия врачебных решений [1] в условиях выбора тактики лечения хронических заболеваний на основе облачных технологий [2].
Пиелонефрит - это неспецифический инфекционно-воспалительный процесс, в который вовлекается собирательная система и паренхима почки.
Острый пиелонефрит - потенциально опасное для жизни заболевание. Неверный диагноз и несвоевременное лечение могут привести к сепсису, септическому шоку, почечной недостаточности, летальному исходу. Течение этого заболевания усугубляется его осложнениями:
бактериотоксический шок и в 10,3% случаев развивается сепсис, в 42,1% - нарушением функциональной способности почек [3]. При генерализации инфекции и развитии уросепсиса летальность достигает 80% [4].
Метода анализа иерархий
Метод анализа иерархий предполагает реализацию системного подхода с использованием математических инструментов для решения конкретной сложной задачи [5]. Он требует выделения всех факторов для оценки альтернатив, сравнения относительной значимости каждого фактора в ходе попарного сравнения по шкале относительной важности Саати, нормирования всех числовых значений факторов для расчёта значения приоритета для каждой альтернативы. Альтернатива с максимальным значением приоритета и является
Спирячин Александр Александрович - ВГТУ, аспирант, e-mail: [email protected]
Строева Дарья Евгеньевна - ВГМУ им. Н.Н. Бурденко,
аспирант, e-mail: [email protected]
Бурковский Александр Викторович - ВГТУ, канд. техн.
наук, доцент, e-mail: [email protected]
Кузьменко Андрей Владимирович - ВГМУ им. Н.Н.
Бурденко, д-р мед. наук, профессор, e-mail:
самой эффективной с точки зрения лица, принимающего решения. Стоит отметить, что данный метод интересен тем, что позволяет формализовать процесс принятия решений конкретным ЛПР для лечения конкретного заболевания, в том числе острого пиелонефрита.
Исходные данные
Предлагаемый алгоритм предполагает предварительный сбор информации о выделенных факторах, о результатах попарного сравнения этих факторов, о количественных физиологических показателях и о показателях здорового человека. На основе этих данных алгоритм нормирует значения показателей и осуществляет итеративные вычисления для поиска значения приоритета для каждой альтернативы с заданной точностью вычислений.
Ниже приведены методики, положенные в основу данного алгоритма, а также ограничения в процессе сбора медицинской информации при лечении острого пиелонефрита.
Критерием исключения из исследования больных с острым пиелонефритом стали наличие сопутствующей острой и хронической патологии, в том числе нефрологического происхождения, беременности и лактации, отягощенного аллергологического анамнеза, ожирения, сахарный диабета, возраста старше 60 лет.
Диагноз у пациентов был подтвержден амнестическими данными, данными объективного обследования, результатами лабораторных (общеклинических и биохимических) и инструментальных методов исследования.
Пациенты были распределены на 3 группы по 30 человек. В контрольной группе проводилась только стандартная терапия острого серозного пиелонефрита. Медикаментозная терапия проводилась на основании клинических рекомендаций по урологии. В неё входили: антибактериальная, спазмолитическая и
противовоспалительная, дезинтоксикационная
терапии.
Во второй группе стандартная терапия сочеталась с фототерапией (использованием аппарата «Светозар»), проводившейся в минимальные пики психоэмоциональной и физиологической активности организма.
В третьей группе проводили стандартную терапию пиелонефрита с фототерапий в максимальные пики повышения
психоэмоциональной и физиологической активности организма.
Данные пики были определены с помощью компьютерного комплекса для оценки функционального состояния организма человека «Динамика» [6].
Лечебные эффекты модулированного светового излучения широко используется в стоматологии, оторингологии, гнойной хирургии и других областях медицины [7]. Доказано, что воздействие низкоинтенсивного светового излучения с мощностью, не превышающей 100мВт/см2, улучшает реологические,
гемостатические свойства крови и ее микроциркуляцию в очаге поражения; активирует репаративные процессы в тканях; оказывает антибактериальный эффект [8].
В последние годы существенно возрос научный и практический интерес к проблеме ритмической организации функционального состояния организма, как в норме, так и при патологии [9].
Знания о закономерностях биоритмов используют в лечении заболеваний человека (хрономедицина) [10].
Известно, что все процессы в живой природе, а значит и в организме человека подчинены определенным ритмам [11].
В процессе тестирования алгоритма в качестве исходных данных использовались данные, полученные в ходе лечения острого пиелонефрита. Основу данных составляют индивидуальные физиологические показатели пациента на каждом этапе лечения [12].
Лечение проводилось в утренние часы в одно и то же время, экспозиция - 5 минут, количество процедур - 10. Множество показателей фиксировались трижды за период лечения: первые сутки, третьи-пятые сутки и девятые-десятые сутки лечения.
Критерии оценки альтернатив
Всего было выделено и зафиксировано 29 видов физиологических показателей, в том числе и лабораторных показателей по каждому сгруппированному пациенту. Среди них лейкоциты мочи, лейкоциты крови, гемоглобин крови, эритроциты крови, мочевина, креатинин и другие. Экспертом были произведены попарные сравнения всех 29 показателей и сведены в таблицу. Пример части этих данных представлен в таблице:
Лейкоциты мочи Лейкоциты крови Гемоглобин крови Эритроциты крови Мочевина Креатинин
Лейкоциты мочи 1 1\5 0 0 0 0
Лейкоциты крови 5 1 5 5 0 0
Гемоглобин крови 0 1\5 1 1 0 0
Эритроциты крови 0 1\5 1 1 0 0
Мочевина 0 0 0 0 1 0
Креатинин 0 0 0 0 0 1
Алгоритмизация
Нормировка значений критериев, средних для группы, производится по следующей формуле:
(1)
Введём в рассмотрение матрицу парных сравнений В, а также ^ - вектор весов.
Тогда алгоритм расчёта вектора ^ является итерационным и включает выполнение следующих шагов:
Шаг 1. Положить номер итерации:
где а 1 - среднее значение критерия в группе, атт - показатель здорового человека, атах - худший показатель из всех 90 случаев.
к= 0
Шаг 2. Положить:
Р0 = = (1),
(2)
(3)
стар тт
а — а.
а"ив =
тах тт
аа
Шаг 3. Задать:
е > 0 Шаг 4. Положить:
k = k+1 Шаг 5. Вычислить:
рк = B х р(к -1)
Если оно выполняется, то вектор весов
(4)
(5)
(6)
Шаг 6. Вычислить тк - вектор из относительных значений по правилу:
w „к pi
V =-
(7)
Z p
j=
Шаг 7. Проверить условие:
(9)
то есть искомый вектор сформирован, иначе -перейти к шагу 4.
После того, как искомый вектор сформирован, необходимо выполнить аддитивную свёртку показателей по формуле:
F (a, A) =Z
(10)
После вычисления аддитивной свёртки, результатом которого является значение приоритета, необходимо отсортировать список альтернатив по убыванию значений приоритета.
На рисунке представлена иерархическая структура, соответствующая поставленной задаче ранжирования методик лечения пиелонефрита по степени их эффективности:
V, = 1, n (\лк - тик'1] < е )
(8)
к
w — %
Заключение
Таким образом, на основе сформированных приоритетов для каждой методики ЛПР предоставляется информация о наиболее эффективных альтернативах - методах лечения пиелонефрита.
Литература
1. Спирячин А.А. Анализ эффективности использования метода нечёткой классификации и генетических алгоритмов в интеллектуальной системе
поддержки принятия врачебных решений [Текст] / А.А. Спирячин, В.Л. Бурковский, А.П. Воропаев // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2015. - Т. 11. - №2 - С. 45-48.
2. Спирячин А.А. Интеллектуальная система принятия решений в условиях выбора тактики лечения хронических заболеваний на основе облачных технологий [Текст] / А.А. Спирячин, В.Л. Бурковский // Вестник Воронежского государственного технического университета, - 2014. - Т. 10. - №5-1 - С. 57-60.
3. Интегративная урология. Руководство для врачей / под ред. П.В. Глыбочко, Ю.Г. Аляева.- М.: «Медфорум», 2014. - 432 с.
4. Заболевания мочеполовых органов: справ.для практ. врачей / Ю.Г. Аляев [и др.] // Под ред. Ю.Г. Аляева. - Москва: Литтерра, 2007. - 118 с.
5. Саати Т. Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий. — М.: Радио и связь, 1989. — 316 с.
6. Строева Д.Е., Кузьменко А.В., Кузьменко В.В., Курносова Н.В., Куташов В.А., Попов Д.В. Особенности психо-эмоционального статуса больных серозным необструктивным пиелонефритом // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание / Тула: Издательство: Тульский государственный университет, 2013, №1, С. 255
7. Применение низкоинтенсивных лазеров в клинической практике / под. Ред. О. К. Скобелкина. -М., 1997.
8. Лукьянович П.А., Кунин А.А и соавт. Механизм действия и терапевтические эффекты модулированного светового излучения, 2009.
9. Романов Ю. А. От хронобиологии к хронотопобиологии / Ю. А. Романов // Вестник Рос. АМН, 2006, № 8. С. 8-11.
10. Романов Ю.А. Проблемы хронобиологии. / Ю.А.Романов- М.: Знание, 1989.-С.-64.
11. Агаджанян Н.А. Нормальная физиология / Н.А. Агаджанян, В.М.. Смирнов. - М..: «Медицинское информационное агентство», 2007.- С 520
12. Фототерапия в комплексном лечении острого серозного необструктивного пиелонефрита [Текст] / Д.Е. Строева, А.В. Кузьменко, В.В. Кузьменко, Н.В. Курносова, В.А. Куташов, Д.В. Попов // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - 2015. - Т. 14, №1. - С. 75-78
Воронежский государственный технический университет
Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко
ALGORITHMIZATION OF DECISION-MAKING DURING TREATMENT OF ACUTE PYELONEPHRITIS BASED ON ANALYTIC HIERARCHY PROCESS
A.A. Spiryachin, D.E. Stroeva, A.V. Burkovsky, A.V. Kuzmenko
The article describes algorithmization of decision-making during treatment of acute pyelonephritis based on analytic hierarchy process
Key words: algorithmization, analytic hierarchy process, decision-making, pyelonephritis
