CC BY
29
УДК 616-001.3 Е. А. Семенова
Экспертная система хирурга экстренной помощи при лечении пациентов с тяжелыми повреждениями печени
Ключевые слова: экспертная система, база данных, база знаний, алгоритм, критерии, альтернативы, эксперты. Keywords: expert system, database, knowledge base, algorithms, criteria, alternatives, experts.
В статье представлена разработанная экспертная система хирурга экстренной помощи при лечении пациентов с тяжелыми повреждениями печени. Рассмотрена структура системы. Представлены виды интерфейсов программы.
В настоящее время информационные технологии играют важнейшую роль в современной медицине, поскольку позволяют получать достоверную диагностическую информацию о человеке [1, 2]. Необходимость в подобных информационных технологиях, помогающих оперативно принять решение при постановке диагноза и дальнейшей тактике ведения больного, возникает при лечении пострадавших с травмами органов брюшной полости, в частности печени.
От различного рода травм в мире ежегодно погибают более 5 млн человек. В последние десятилетия в общей структуре травматизма частота тяжелых со-четанных травм увеличилась вдвое, что объясняется ростом количества автодорожных, производственных травм, в том числе кататравм, достигающего 14 % в травматологических центрах, с уровнем летальности более 60 %. Следует заметить, что травма живота в 26,7—40,8 % случаев сопровождается повреждением печени. При этом в экстренных ситуациях основные сложности у пострадавших с «тяжелой » травмой печени возникают при повреждениях задних или труднодоступных сегментов печени [3].
При лечении пациентов с тяжелыми повреждениями печени хирург должен:
• принять решение о необходимости применения тактики Damage control;
• принять решение о необходимости обеспечения дополнительного торакофренолапаротомического оперативного доступа;
• определить межреберье, через которое необходимо осуществлять дополнительный торакофрено-лапаротомический оперативный доступ;
• выбрать оптимальный оперативный прием.
Для принятия решений хирургу необходимо анализировать большой объем информации с минимальной затратой времени и максимальной эффективностью. Существенную помощь в данной проблеме могут оказать информационные технологии. Для этого предлагается создать экспертную систему хирурга экстренной помощи, которая поможет повысить эффективность проводимых операций при лечении пациентов с тяжелыми повреждениями печени.
Описание экспертной системы
Экспертная система хирурга — автоматизированная система, которая обеспечивает информационную поддержку принятия решений хирурга экстренной помощи при лечении пациентов с тяжелыми повреждениями печени на основании параметров, устанавливающих тяжесть состояния пациента, степень и локализацию повреждений печени, а также определяет анатомические ориентиры для осуществления комбинированного доступа у пострадавших с повреждением труднодоступных сегментов печени.
Система состоит из трех подсистем (рис. 1): базы данных (БД), базы знаний (БЗ), анализа информации.
База данных — это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить информацию о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств. Эта подсистема включает базы данных: карт пациентов, тяжести состояния пациентов, повреждений печени, анатомических и конституционных особенностей пациентов, экспертов, компьютерных томограмм.
База данных «Карта пациента» сохраняет данные о пациенте, полученные при его поступлении в лечебно-профилактическое учреждение (ЛПУ) и проведении первичной диагностики: пол, возраст,
биотехносфера
| № 4(40)/2015
Рис. 1 | Структура системы
номер истории болезни, дату поступления пациента в ЛПУ, диагноз до операции, результаты физи-кальных, аналитических и физиологических исследований и другую информацию, необходимую для постановки диагноза и выбора вида лечения пациента с тяжелыми повреждениями печени.
База данных «Тяжесть состояния пациента» сохраняет данные о тяжести состояния пациента во время проведения оперативного вмешательства: ге-модинамические показатели, степень кровопотери, тяжесть повреждений и другую информацию, требуемую для принятия решения о необходимости применения тактики Damage control.
База данных «Повреждения печении» сохраняет информацию, полученную во время проведения хирургом ревизии органов брюшной полости при выполнении операции, а именно: степень и локализация повреждений печени. На основании данной информации хирург принимает решение о необходимости обеспечения дополнительного оперативного доступа, а также выбирает оптимальный оперативный прием.
База данных «Компьютерные томограммы» содержит накопленные 2D-снимки пациентов, полученные компьютерной томографией, и BD-модели, построенные на их основе [4], а также сведения о пациенте: пол, возраст, тип конституции, массу тела, расстояния между 7-8, 8-9, 9-10-м ребрами. Для построения BD-моделей и проведения геометрических исследований использован интерактивный программный пакет MIMICS (Materialise Interactive
Medical Image Control System). На основании данной статистической информации построена нейронная сеть с помощью программы Statistica 8 Neural Networks. Она позволяет определить анатомические и конституционные особенности пациента, которые следует учитывать при определении межреберья, через которое необходимо обеспечить дополнительный оперативный доступ. В частности, было установлено, что [5]:
• если $8-9 - S7-8 > S9-10 - где S8-9 — рас-
стояние между 8-9-м ребрами; S7_8 — расстояние между 7-8-м ребрами; S9-i0 — расстояние между 9-10-м ребрами, то доступ осуществляется через 7-е межреберье;
если S
8-9
>7-8
S9-10 - S8-9 и 0 <
'9-10 57 -8
'8-9
S7-8 межреберье;
< 0,35, то доступ осуществляется через 8-е
если S
8-9
- S
7-8
< S
9-10
- S
S
8-9
9-10
S
7-8
>8 - 9
> 0,35, то доступ осуществляется через 9-е
-8
межреберье.
База данных «Эксперты» содержит сведения об экспертах (хирургах экстренной помощи): категория, стаж работы в хирургии экстренной помощи, качество и количество ранее выполненных операций, учебно-научный статус, результаты научной деятельности. Данная информация необходима для
и
№ 4(403/2015 I
биотехносфера
Рис. 2 I Интерфейсы системы
формирования состава экспертной рабочей группы, а также для построения алгоритма принятия решений хирурга, при разработке которого учитывается компетентность каждого эксперта.
Разработка базы данных выполнялась в приложении Microsoft Access 2010.
Подсистема «База знаний» содержит в себе критерии, определяющие выбор оперативного приема, а также альтернативные варианты решения, алгоритм оценки значимостей критериев для каждой альтернативы, алгоритм оценки качества деятельности каждого эксперта, нейронную сеть.
В подсистеме «Анализ информации» сопоставляется информация из подсистем БД и БЗ, на основании которой система обеспечивает информационную поддержку принятия решений хирурга.
Подсистема «Хирург» разработана в среде программирования Embarcadero Delphi.
Программная реализация системы состоит из множества форм. На рис. 2 в качестве примера представлено несколько форм системы.
Заключение
Система хирурга позволяет осуществить: • сбор, регистрацию данных пациента (пол, возраст, номер истории болезни, дата поступления
пациента, диагноз до операции и т. д.), результатов физикальных, аналитических и физиологических исследований при поступлении пациента в ЛПУ;
• сбор, регистрацию данных о тяжести состояния пациента и повреждениях печени, полученных во время выполнения операции;
• анализ данных о тяжести состояния пациента, на основании которой обеспечивается информационная поддержка принятия решения о необходимости применения тактики Damage control;
• анализ данных о повреждении печени, на основании которых осуществляются информационная поддержка принятия решения о необходимости обеспечения дополнительного оперативного доступа, а также выбор оптимально оперативного приема;
• построение 3D-моделей скелета и печени;
• геометрические исследования моделей;
• хранение 2D-снимков пациентов, полученных компьютерной томографией, 3D-моделей, построенных на их основе, а также сведений о пациенте: пол, возраст, тип конституции, масса тела, расстояния между 7—8, 8—9, 9—10-м ребрами;
• анализ полученной информации для определения межреберья, через которое необходимо обеспечить дополнительный оперативный доступ.
Внедрение подобной системы поможет хирургам принимать правильные решения с минимальными
биотехносфера
I № 4(40)/2015
затратами времени, что повысит качество лечения пациентов с тяжелыми повреждениями печени.
Литература
1. Пустозеров Е. А., Юлдашев 3. М. Система тНеаНИ для информационной поддержки больного сахарным диабетом// Биотехносфера. 2013. № 1 (25). С. 39-44.
2. Пустозеров Е. А., Юлдашев 3. М. Дистанционный мониторинг состояния больных сахарным диабетом// Мед. техника. 2014. № 2 (284). С. 15-19.
3. Экспертная система с модулем обработки компьютерных томограмм для отделений экстренной хирургической помощи / Е. В. Садыкова, Е. А. Семенова, Б. В. Сигуа, Е. М. Белова // Мед. техника. 2014. № 2. С. 24-27.
4. Юлдашев 3. М. Обработка медицинских малоконтрастных изображений // Биомедицинская радиоэлектроника. 2013. № 1. С. 39-41.
5. Рентгено-компьютерное моделирование оперативных доступов при повреждениях «труднодоступных» сегментов печени / Б. В. Сигуа, В. П. Земляной, Е. В. Садыкова [и др.] // Вестн. экспериментальной и клинической хирургии. 2014. № 4. С. 388-394.
№ 4(40)/2015 |
биотехносфера
