Экспертная система оценки физического развития ребенка на основе аппарата реляционной алгебры Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 004.652.44

С. В. Фролов, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой, М. А. Лядов, аспирант, ассистент, О. А. Остапенко, аспирант, ст. лаборант,

ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»

Экспертная система оценки физического развития ребенка на основе аппарата реляционной алгебры

Ключевые слова: реляционная модель, физическое развитие ребенка, экспертная система. Keywords: relational model, physical child development, expert systems.

В статье рассматривается информационная модель оценки физического развития ребенка, которая позволяет провести достаточно детальную автоматическую экспертную оценку данных антропометрии, уровня биологической зрелости детей до 18 лет, а также данных антропометрии и признаков зрелости новорожденных, и представлена реализация этой модели в виде экспертной системы.

Введение

Оценка показателей здоровья человека является одной из главных составляющих медицинской науки. Развитие медицинской техники и медицинских информационных технологий во многом автоматизирует процесс обследования, поднимая медицину на новый качественный уровень. Автоматизация процесса оценки здоровья человека позволяет не только значительно сократить время обследования, но и свести к минимуму влияние человеческого фактора при различных расчетах.

С 2006 года кафедра «Биомедицинская техника» Тамбовского государственного технического университета совместно с ОАО «Тулиновский приборостроительный завод "ТВЕС"» разрабатывала и внедряла различные программно-аппаратные решения для оценки здоровья детей, которые претерпевали значительные изменения в течение нескольких лет [1]. Аппаратное обеспечение составляют электронные ростомер, весы, динамометр, калипер и рулетка, которые объединены в единый комплекс медицинский диагностический (КМД) «Здоровый ребенок». Изменения аппаратной части КМД «Здоровый ребенок» в течение нескольких лет касались в основном электронной элементной базы и модификаций внешнего вида в целях достижения большей компакт-

ности. Программная часть претерпела более значительные изменения и представляет собой три поколения.

Первое поколение программного обеспечения было предназначено для автоматизации рабочего места врача-педиатра поликлиники, выполняло функции по комплексной оценке показателей здоровья детей с осмотрами физического развития, нервно-психического развития, функционального состояния органов и систем, групп здоровья и резистентности. Однако из-за того, что в 2006—2008 годах медицинские работники не были готовы использовать в своей работе системы с таким широким набором функций, фактически внедрение было осуществлено только в рамках эксперимента. Второе поколение программного обеспечения было упрощено, но в связи с возникшими потребностями информатизации здравоохранения в централизованном сборе данных по здоровью детей пришлось создать третье поколение программного обеспечения — автоматизированную информационную систему (АИС) «Здоровье детей» [2].

В 2011 году АИС «Здоровье детей» была установлена в медицинских кабинетах 102 школ. Ее основное предназначение — проведение скрининго-вых обследований школьников и централизованный сбор всех данных в региональном информационно-аналитическом центре. Отличительной чертой АИС «Здоровье детей» по сравнению с первыми двумя поколениями программного обеспечения стало использование аппарата реляционной алгебры для оценки показателей здоровья детей и создания единого информационного пространства системы мониторинга [3, 4]. Однако основные цели АИС «Здоровье детей» — оценка не индивидуального, а общественного здоровья и проведение массовых осмотров только по основным показателям здоровья, отражающим здоровье учеников в школах, населенных пунктах, районах и во всем регионе.

В результате возник вопрос о создании информационной модели на основе аппарата реляционной алгебры для более детальной оценки индивидуального здоровья детей всех возрастов и реализации этой модели на различных программных платформах. Таким образом, мы возвращаемся к программному обеспечению первого поколения, но теперь работа над ним проводится в соответствии с новыми разработанными методами, которые реализованы в АИС «Здоровье детей».

В статье рассматривается информационная модель оценки физического развития ребенка, которая позволяет достаточно детально провести автоматическую экспертную оценку данных антропометрии, уровня биологической зрелости детей до 18 лет, а также данных антропометрии и признаков зрелости новорожденных, и конкретная реализация этой модели в виде приложения для операционной системы Microsoft Windows 7.

Общая схема оценки физического развития ребенка

Разработка информационной модели и программного обеспечения проводилась с учетом того, что оценка физического развития ребенка предполагает определение нескольких групп показателей для различных возрастных категорий детей [5]. Группы показателей и соответствующие им возрастные категории, вводимые показатели и результаты оценки показаны в табл. 1.

В общем виде структурная схема экспертной системы оценки физического развития ребенка на основе аппарата реляционной алгебры показана на рис. 1. Пользователь системы через пользовательский интерфейс заносит информацию о ребенке 1,

Рис. 1 Структурная схема экспертной системы оценки физического развития ребенка: 1, 2 — входные показатели ребенка; 3 — данные по возрастно-половым нормативам; 4-6 — результаты оценки входных показателей

которая поступает параллельно 2 в пользовательскую часть базы данных и модуль экспертной обработки. Модуль экспертной обработки на основе выборки данных 3 по возрастно-половым нормативам из экспертной части базы данных производит оценку входных показателей ребенка и сохраняет результат 4 в пользовательской части базы данных, который затем возвращается пользователю через пользовательский интерфейс (5, 6).

Экспертная часть базы данных представляет собой соответствие атрибутов, доменов и отношений, которые представлены в табл. 2—4. Модуль экспертной обработки является реализацией формул (1)—(29) с использованием языка структурированных запросов SQL в конкретной среде разработки Embarcadero RAD Studio XE3, при помощи которой разработан пользовательский интерфейс (рис. 2—6). Пользовательская часть базы данных в этой статье не рассмотрена, поскольку она предназначена только для хранения информации о ребенке и результа-

Таблица i I Исследуемые группы показателей физического развития ребенка

Группа показателей Возрастная категория Входные показатели Результаты оценки

Антропометрия От 1 месяца до 18 лет Рост, масса тела, окружность груди, окружность головы Соматотип, гармоничность развития

Физическое развитие новорожденного Гестацион-ный возраст от 28 до 42 недель Параметры физического развития: длина тела, масса тела, окружность груди, окружность головы. Признаки зрелости: диаметр грудных желез, прозрачность кожи, лануго, волосяной покров на голове, кожные борозды на подошве, поза на спине, вентральная поза, уравновешивание головы при подтягивании за руки Уровни показателей параметров физического развития для гестационного возраста, соответствие признаков зрелости ге-стационному возрасту

Оценка биологической зрелости по срокам прорезывания зубов От 6 месяцев до 13 лет Количество верхних/нижних молочных зубов, количество постоянных зубов Соответствие возрасту количества прорезавшихся молочных и постоянных зубов

Оценка биологической зрелости по вторичным половым признакам От 10 до 18 лет Общие: оволосение подмышечной впадины, оволосение лобка. Мальчики: рост щитовидного хряща, изменение тембра голоса, оволосение лица. Девочки: развитие молочной железы, становление менструальной функции Соответствие полового развития возрасту

биотехносфера 1 № Б(30)/2013

Биотехнические системы

тов оценки и реализована достаточно стандартным способом. Далее мы подробно рассмотрим взаимодействие модуля экспертной обработки, экспертной части базы данных и пользовательского интерфейса для оценки групп показателей физического развития ребенка, представленных в табл. 1.

Определение возраста ребенка

При оценке показателей здоровья в медицинских возрастно-половых нормативах используются различные градации возраста ребенка, например по годам, по месяцам, по годам и месяцам и т. д. Общей особенностью является принадлежность любого возраста к определенному интервалу времени, который может выражаться в днях, месяцах и годах. Поэтому особенно важно правильно определить медицинский возраст ребенка.

Исходными данными для определения медицинского возраста ребенка являются день йрожд, месяц трожд, год Урожд рождения ребенка и день ^см, месяц тосм, год уосм осмотра. Выходными данными являются количество дней й, месяцев т и лет у между датой рождения и датой осмотра.

Поскольку месяцы содержат разное количество дней, в медицине принято округление количества дней до 29. Определим переменные й и т (здесь и далее в работе условию «если» соответствует символ

й =

\й - й I осм рожд

I 30 - й + й

У рожд осм

I т - т

I осм рожд

112 - т + т

у рожд осм

й > й , осм рожд

й < й , осм рожд

т > т ,

осм рожд

т < т .

осм рожд

(1)

(2)

В случае если количество дней в дате осмотра меньше количества дней в дате рождения, необходимо уменьшить показатель т на 1. Следующим шагом является определение количества лет между осмотрами:

|У - у ^ т > т ,

I" осм ^рожд осм рожд'

у = \ л (3)

I у - у -1 ^ т < т .

У осм ^рожд осм рожд

Завершающий шаг — определение количества дней возраста ребенка:

ареб = ^возр (й, т, у) = й + 30(т + 12у), (4) где ^возр — функция определения возраста ребенка.

Оценка данных антропометрии ребенка

В последние годы для оценки физического развития широко применяется центильный метод, основанный на статистических закономерностях и

позволяющий сжато описать любые распределения количественных признаков непараметрическим способом. Для оценки физического развития детей большинство педиатров используют центильные таблицы [5, 6]. В связи с этим для построения модели данных предлагается применять реляционное исчисление. Основная структурная единица реляционной модели данных — отношение га-го порядка — имеет концептуальное представление в виде таблиц, что позволяет реализовать независимость данных на логическом и физическом уровнях, создавать структурно простые модели и использовать языки высокого уровня для обработки множеств [7]. В табл. 2 представлено соответствие отношений, атрибутов и доменов модели оценки антропометрии.

Отношение /цент представляет собой набор значений центилей различных показателей, которые зависят от возраста и пола ребенка. Поэтому для начала необходимо определить код возраста ребенка акод. При оценке показателей эзнач могут использоваться различные возрастные градации аград, например, при оценке артериального давления (АД) используются возраста 6 лет, 7 лет и т. д., а при оценке массы тела — 1 год 3 мес., 1 год 6 мес. и т. д. Поэтому среди исходных данных определяется код оцениваемого показателя э. В реляционной алгебре существуют различные обозначения операций, поэтому далее по тексту будут использоваться следующие обозначения: п — проекция, а — выборка, || — соединение. Код возраста определяется выборкой:

а = п„

Р (а к,

возр \ рео'

возр

Л

(5)

где Рвозр(ареб, э) — предикат «ареб е

е [F'возр(йmin, уш1п)' Fвозр(йmax, mmax, утах )]лэкод =

= э».

При центильной оценке показателей главной задачей является получение номера коридора, при этом коридору I соответствуют значения центилей от 0 до 5, коридору II — от 5 до 10 и т. д. Для вычисления коридора га показателя э зададим функцию ^кор:

^кор(э,а, Р, 2) = шax (Пга (

* \ код \

. Р (э,а, Р,2)

код \ цент4 ' '

(1цент ))),

(6)

где Рцент(э, а, Р, 2) — предикат «Экод = э л акод = = а л ркод = р л < 2»; э — код оцениваемого показателя; а — код возраста ребенка (5); Р — код пола ребенка; 2 — значение показателя ребенка.

Первые три показателя отношения 1пок определяют соматотип и гармоничность развития ребенка (экод = {1, 2, 3} и эзнач = {«Рост», «Масса тела», «Окружность груди»} соответственно).

Соматотип ребенка определяется по формулам

1 сумма

= £ ^кор(г,а, р, 2);

(7)

I=1

т =

Таблица 2 1 Реляционная модель данных оценки антропометрии

Отношения

Атрибут, А Домен, dom(A) ч о к ^ Ч о К Возрастные градации 1возр гр. а п о и ^ т с а р К) о м р о к ^ р о д и р о к Показатели 1пок н К a a ^ и л и т н е Я н ей S о Н н т о т а м о о Гармоничность 1гарм

Код пола ркОд 1, 2

Пол Роб «Мужской», «Женский»

Код возрастной градации аград Множество целых чисел

Наименование возрастной градации а3нач «Оценка антропометрии», «Прорезывание молочных зубов»...

Код возраста акод Множество целых чисел

Обозначение возраста авозр «1 мес.», «2 мес.», ... « года 6 мес.», ... 3

Минимум дней dmin 0, 1, ... 28, 29

Минимум месяцев тт1п 0, 1, ... 11, 12

Минимум лет ут^п 0, 1, ... 17, 18

Максимум дней dmax 0, 1, ... 28, 29

Максимум месяцев ттах 0, 1, ... 11, 12

Максимум лет утах 0, 1, ... 17, 18

Код коридора пкод Множество целых чисел

Значение коридора пзнач Множество целых чисел

Код показателя экод Множество целых чисел

Показатель взнач «Рост», «Масса тела», «Окружность груди», «Окружность головы»

Минимальное значение центи- ля £т1п Множество вещественных чисел

Соматотип дзнач «Микросомия», «Мезосо-мия», «Макросомия»

Минимальная сумма 0, 11, 16

Гармоничность развития гзнач «Гармоничное», «Дисгармоничное», «Резко дисгармоничное»

Минимальная разность гт1п 0, 2, 3

q = max (p (a (I ))), (8) ^ \ q \ q ■ <q V сомат///' \ ^знач \ ^mm_^сумма // где qcyMMa — сумма значений коридоров; FKop — функция определения номера коридора (6); 1сомат — отношение «Соматотип»; q^^ — соматотип; qmjn — 1—3 в качестве аргументов объединяются в множество После этого расчет гармоничности развития осуществляется по формуле Г = таХ (\нач Кт1п *(тах(а)-тш(а)) (/гарм))), (9)

минимальная сумма значений коридоров. Для определения гармоничности развития ребенка значения функции F^p с кодами показателей где /гарм — отношение «Гармоничность»; гзнач — гармоничность развития; гт^п — минимальная раз-

биотехносфера | № Б(30)/2013

Биотехнические системы

Рис. 2 | Оценка данных антропометрии ребенка

ность между максимальным и минимальным показателями коридоров.

Результат работы программы по приведенной модели показан на рис. 2.

Оценка физического развития новорожденного

Оценка физического развития новорожденного отличается от оценки аналогичных показателей у детей старшего возраста, поскольку все параметры зависят от гестационного возраста в неделях и не зависят от пола новорожденного. Также в педиатрии используются оценочные таблицы зрелости, по которым определяется соответствие ребенка своему внутриутробному возрасту. В табл. 3 представлено сопоставление отношений, атрибутов и доменов модели оценки физического развития новорожденного.

При оценке физического развития новорожденного необходимо знать значение параметра разви-

тия w,

и его отклонение wa для соответствую-

щего гестационного возраста ребенка. Для этого определим функции

ЗПРН

(и ^гвр ) = П

I =1

код

ПРН

ОПРН

{¿, 1гвр) = п

I =1

код

ПРН

)),

(10) (11)

где ^зпрн — функция определения значения параметра развития новорожденного; 1гвр — гестаци-онный возраст ребенка; I — код группы параметров развития; 1знач — значение параметра развития; ¿код — код группы параметров развития; 1прн — отношение «Параметры развития»; ^опрн — функция определения отклонения параметра развития новорожденного; тяа — величина отклонения параметра развития новорожденного.

Значение отклонения для конкретного параметра развития новорожденного определяется по формуле

1

а1 =

I *ЗПРН(1, ^ГВР

ОПРН

(I, ^гвр)

(12)

где 1 — конкретное значение параметра развития I.

При оценке общего физического развития новорожденного значения 1 параметров развития объединяются во множество Ф, кроме значения весо-ростового показателя, поскольку он уже является отношением массы тела к его длине. Значение отклонения в этом случае определяется следующим образом:

а

4 ф - v = 1 £ ^I ^ЗПРН

4 1=1 " ОПРН

1

4^ V™ т(г, 1гвр)

(¿, ^гвр )

ГВР

(13)

Таблица 3 | Реляционная модель данных физического развития новорожденного

Атрибут, A Домен, йош(А) Отношения

Группа параметров развития ^гпрн Параметры развития 7ПРН Типы развития ^ТРН Группы признаков зрелости /гпз Признаки зрелости ^ПЗ Баллы признаков зрелости /бпз Соответствие возрасту 7св

Код группы параметров развития гКОд 1, 2, 3, 4, 5

Значение группы параметров развития 1знач «Масса тела», «Длина тела», «Окружность груди», «Окружность головы», «Весоростовой показатель»

Значение параметра развития ^знач Множество вещественных чисел

Величина отклонения wa Множество вещественных чисел

Гестационный возраст wrB 28, 29, ..., 41, 42

Код типа развития wкод 1, 2, 3, 4, 5

Тип развития wтип «Низкий», «Ниже среднего», «Средний», «Выше среднего», «Высокий»

Минимум значения отклонения wmin -5, -2, -1, 1, 2

Код группы признаков зрелости ^код 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

Группа признаков зрелости игр «Диаметр грудных желез», «Прозрачность кожи», «Лануго» ...

Значение признака зрелости ^знач «< 5 мм», «5-10 мм», «>10 мм», «Много вен и кол-латералей, даже капилляров, особенно на животе» ...

Балл признака ибалл 1, 2, 3, 4

Минимальный гестационный возраст игв min 28, 29, ..., 41, 42

Максимальный гестационный возраст vrB max 28, 29, ..., 41, 42

Минимум суммы баллов «min Множество целых чисел

Максимум суммы баллов «max Множество целых чисел

Минимальный гестационный возраст «гв min 28, 29, ..., 41, 42

Максимальный гестационный возраст «гв max 28, 29, ..., 41, 42

Код соответствия гестацион-ному возрасту икод 1, 2, 3

Соответствие гестационному возрасту «знач «Отставание», «Соответствие», «Опережение»

биотехносфера № Б(30)/2013

Тип физического развития новорожденного wtph в зависимости от отклонения а определяется функцией ^ТРН:

wTPH = *ТрН(а) = max(Pw (аw . <а (7ТРН)))' (14)

\ код \ min I /

где ^ТРН — функция определения типа физического развития новорожденного; w^^. — код типа развития; wm.n — минимум значения отклонения; 7трн — отношение «Типы развития».

При определении соответствия гестационному возрасту конкретной группы признаков зрелости необходимо для этой группы получить границы ге-стационного возраста jm.n и jmax при конкретном значении признака новорожденного:

{{in' Фшах } = *ГвП3^ГП' v) =

rBmin' VrBmax (^ПЗ^ГП' V) (пЗ )) '

= П

где ^гвпз — функция определения соответствия гестационному возрасту конкретной группы признаков зрелости; Рш(иГП, V) — предикат «икод = = игП л ^знач = и»; ^гп — код группы признаков зрелости; V — значение признака зрелости; иг:^™ — минимальный гестационный возраст; Vгвшax — максимальный гестационный возраст; vкод — код группы признаков зрелости; 7пз — отношение «Признаки зрелости».

Следующим шагом является определение соответствия гестационному возрасту:

^СВ^ГВН' Фшш' Фтах) =

ii(l) ^ ФГВН <Фтт'

ii(2) ^ фгвн e[cpmin;cpmax],

F1 (3) <= Фгвн > Фтах'

(16)

где ^св — функция определения соответствия гестационному возрасту; Фгвн — гестационный возраст новорожденного; ^ (у) = пи (( = г|г(св) —

знач \ код т /

промежуточная функция для запроса значения соответствия гестационному возрасту по коду ф; изнач — соответствие гестационному возрасту; икод — код соответствия гестационному возрасту; 1св — отношение «Соответствие возрасту».

При определении общего соответствия гестаци-онному возрасту необходимо получить сумму баллов по всем признакам зрелости. Для этого необходимо определить функцию, которая возвращает количество баллов определенного признака зрелости:

БПЗ 4 ГП' ' и, Iv = иггт ли =

балл \ код IП знач

v ('пз))' (17)

где ^бпз — функция определения количества баллов признака зрелости; Vбалл — балл соответству-

ющего признака; икод — код группы признаков зрелости; 7пз — отношение «Признаки зрелости».

Конкретные значения признаков зрелости новорожденного объединяются во множество Р. Сумма баллов Фсб рассчитывается по формуле

ФСБ = Е *Бго(*' Pi )-

i=1

(18)

Следующим шагом является определение границ гестационного возраста, соответствующего сумме баллов Фсб новорожденного:

{"min' Штах } = *ОГВПЗ <ФсБ ) =

7t.

MTBmin'UrBii

(чл^оМ- (19)

где ^ОГВПЗ — функция определения границ гестационного возраста; wiBmjn — минимальный гестационный возраст; Игвтах — максимальный гестационный возраст; 'бпз — отношение «Баллы признаков зрелости».

В завершение определяется общее соответствие гестационному возрасту новорожденного Фосгв по признакам зрелости с применением формулы (16) к полученным по формуле (19) значениям границ гестационного возраста:

Фосгв = FCB (ФгВН' "min' "max ), (20)

где Fcb — функция определения соответствия ге-стационному возрасту (16).

Оценка физического развития новорожденного в соответствии с гестационным возрастом представлена на рис. 3.

Оценка уровня биологической зрелости ребенка

При оценке биологической зрелости ребенка основной упор делается на количество прорезанных молочных и постоянных зубов и оценку вторичных половых признаков ребенка. В табл. 4 представлено соответствие отношений, атрибутов и доменов модели оценки биологической зрелости ребенка. При оценке биологической зрелости используются ключевые атрибуты акод и ркод отношений /пол и 1возр, которые отражены в табл. 2, а также отношение соответствия возрасту 1св (см. табл. 3).

Код возраста ребенка а определяется по формуле (5). Для оценки количества молочных зубов необходимо получить нормы количества верхних и нижних молочных зубов соответствующего возраста а ребенка:

{вВМтт' вВМтах } = ^ВМ (а) = = - ( = «(пМЗ))' (21)

Рис. 3 Оценка физического развития новорожденного в соответствии с гестационным возрастом

Таблица 4 I Реляционная модель данных биологической зрелости

Атрибут, A Домен, йот(А) Отношения

Прорезывание молочных зубов ^ПМЗ Прорезывание постоянных зубов ^ППЗ Группы вторичных половых признаков ^гвпп Вторичные половые признаки ^ВПП Баллы вторичных половых признаков ^БВПП Половое развитие ^ПР

Код возраста «код Множество целых чисел

Код пола Ркод 1, 2

Минимум верхних молочных зубов ^ВМшт Множество целых чисел

Максимум верхних молочных зубов zВМmax Множество целых чисел

Минимум нижних молочных зубов zНМmin Множество целых чисел

Максимум нижних молочных зубов zНМmax Множество целых чисел

Минимум постоянных зубов ^Пшт Множество целых чисел

Максимум постоянных зубов zПmax Множество целых чисел

Код группы вторичных половых признаков Хкод Множество целых чисел

биотехносфера | № Б(30)/2013

Окончание табл. 4

Атрибут, А Домен, йош(Л) Отношения

Прорезывание молочных зубов ^ПМЗ Прорезывание постоянных зубов ^ППЗ Группы вторичных половых признаков -¿гвпп Вторичные половые признаки ^ВПП Баллы вторичных половых признаков ^БВПП Половое развитие ^ПР

Группа вторичных половых признаков хгр «Развитие молочной железы», «Оволосение лобка», ...

Значение вторичного полового признака хзнач ... «Отсутствие волос», «Единичные волосы» ...

Балл вторичного полового признака хбалл Множество вещественных чисел

Минимум суммы баллов хт1п Множество вещественных чисел

Максимум суммы баллов хтах Множество вещественных чисел

Код полового развития Хкпр 1, 2, 3

Половое развитие хпр «Замедленное», «Соответствует возрасту», «Ускоренное»

{РНМтт'РНМтах} ~ "'нМ (а) ~

= Л.

^НМ тт' ^НМ тах

Яо^М' (22)

постоянных Рсвп зубов используется определенная в формуле (16) функция FCв:

где Рвм т1п — нижняя норма верхних молочных зубов; Рвм тах — верхняя норма верхних молочных зубов; ^вм — функция определения нормы верхних молочных зубов; ^вм тт — минимум верхних молочных зубов; ^вм тах — максимум верхних молочных зубов; акод — код возраста; Рнм тт — нижняя норма нижних молочных зубов; Рнм тах — верхняя норма нижних молочных зубов; ^нм — функция определения нормы нижних молочных зубов; ^нм т1п — минимум нижних молочных зубов; 2НМ тах — максимум нижних молочных зубов; 7пмз — отношение «Прорезывание молочных зубов».

Нормы количества постоянных зубов соответствующего возраста а и пола р ребенка определяются по формуле:

СВВМ = ^СВ (РВМ' РВМ тт

СВНМ = ^СВ

Р.

т' РВМтах); (РНМ' РНМ РНМтах);

1п' РПтах )'

(24)

СВП = ^СВ(РП' РПтт

{Рптт'Р11тах}}п(а'Р)

где Рвм — количество верхних молочных зубов у ребенка; Рнм — количество нижних молочных зубов у ребенка; Рп — количество постоянных зубов у ребенка.

Оценка биологической зрелости по количеству прорезавшихся зубов показана на рис. 4.

Определение полового развития осуществляется по вторичным половым признакам, которые объединяются в несколько групп' разных для мальчиков и девочек. Количество баллов определенного вторичного полового признака определяется по формуле

у = ^бвпп(хкг' х) =

с = х„глх = х (/впп))' (25)

код КГ знач /

= я

ч=р(7ппз))'

(23)

где Рптт — нижняя норма постоянных зубов; Рптах — верхняя норма постоянных зубов; ^п — функция определения нормы постоянных зубов; 2Птт - минимум постоянных зубов; ^Птах — максимум постоянных зубов; /ппз — отношение «Прорезывание постоянных зубов».

Для определения соответствия возрасту количества верхних Рсввм и нижних Рсвнм молочных и

где ^бвпп — функция определения балла вторичного полового признака; хкг — код оцениваемой группы вторичных половых признаков; х — конкретное значение признака у ребенка; Хбалл — балл вторичного полового признака; хкод — код вторичного полового признака; хзнач — значение вторичного полового признака; 2"впп — отношение «Вторичные половые признаки».

Полученные значения баллов для каждой группы вторичных половых признаков объединяются во

Рис. 4\ Оценка биологической зрелости по количеству прорезанных зубов

Биологическая зрелость

Ребенок Михайлов Алексей Владимирович - □

Прорезывание зубов | Вторичные половые признаки !

Осмотры вторичных половых признаков

Дата Возраст Половое развитие -

25.05.2011 12 лет Соответствует возрасту

23.04.2012 13лет Соответствует возрасту -1

а 23.05.2013 14 лет Соответствует возрасту

J

Данные осмотра

Г Показатель 1 Значение показателя -

► Оволосение подмышечной впадины Единичные волосы

: Оволосение лобка Густые прямые волосы неравномерно по всей поверхности лобка без четких границ

| Рост щитовидного хряща Отсутствие признаков роста =

Изменение тембра голоса Мутация (ломка) голоса

Г Оволосение лица Жесткие волосы над верхней губой и появление волос на подбородке

( Добавить : Редактировать | Удалить Обновить |

_

Рис. 5\ Оценка вторичных половых признаков ребенка

биотехносфера

| № 6(303/2013

а)

б)

Рис. 6 | Добавление вторичных половых признаков: а — у мальчиков; б — у девочек

множество Г, размерность К которого зависит от пола ребенка р:

К = РРЖВШ1^ =

К^Авпп)). (26)

= 71.

таХ(*код)-т1п(*код)

где -^рмвпп — функция определения размерности множества значений баллов вторичных половых признаков; х^д — код вторичного полового признака; ркод — код пола ребенка; /гвпп — отношение «Группы вторичных половых признаков».

После этого значения баллов показателей вторичных половых признаков ребенка суммируются:

Y СБ = 2 Г. 1=1

(27)

Следующим шагом является определение диапазона минимальной Ymin и максимальной Ymax суммы баллов для соответствующих возраста a и пола p ребенка:

{Ттшп' Ymax} = -^дбвпп (а>р) =

= пх.,х К =алр =р(7БВПп))' (28)

min* max \ код ^код ^ /

где ^дбвпп — функция определение диапазона минимальной и максимальной суммы баллов; xmin — минимум суммы баллов; Xmax — максимум суммы баллов; /бвпп — отношение «Баллы вторичных половых признаков».

Завершающим шагом является определение типа полового развития ребенка Утпр:

yТПР = ^СВПР(yсб'ymin'ymax ) = F2 (1) ^ yСБ < ymin,

F2 (2) ^ yСБ g[ymin^ ymax ]' F2 (3) ^ yСБ > ymax'

(29)

где -^СВПР — функция определения соответствия возрасту полового развития; ^(¥) = = р*пр(0*кпр = Ж^ПР)) — промежуточная функция для запроса значения типа полового развития по коду ж; хпр — половое развитие; Хкпр — код полового развития; /пр — отношение «Половое развитие».

Оценка вторичных половых признаков показана на рис. 5. Добавление в осмотр вторичных половых признаков различно для мальчиков и девочек (рис. 6).

Заключение

Разработанная информационная модель оценки физического развития ребенка показывает эффективность использования аппарата реляционной алгебры для решения задачи оценки показателей здоровья по большому количеству нормативов, поскольку основная вычислительная часть ложится

на реляционную систему управления базами данных. Реализация модели возможна с применением различных сред разработки для разных платформ, а использование реляционной алгебры позволяет реализовать все операции в виде SQL-запросов. Таким образом, предложенная модель может быть реализована в качестве одного из блоков программного обеспечения по комплексной оценке состояния здоровья ребенка.

Литература

1.

Фролов С. В., Дубровин В. В., Лядов М. А. и др. Анализ развития программно-аппаратных средств для оценки состояния здоровья детей на примере комплекса «Здоровый ребенок» // Врач и информационные технологии. 2012. № 3. С. 37-47.

2. Фролов С. В., Лядов М. А., Комарова И. А. Региональная информационная система мониторинга здоровья школьни-

ков // Врач и информационные технологии. 2011. № 6. С. 24-33.

3. Лядов М. А., Фролов С. В. Система обработки данных медицинских осмотров и физической подготовленности школьников на основе реляционной модели // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2012. № 7. С. 55-62.

4. Лядов М. А., Фролов С. В. Система обработки данных заболеваемости школьников на основе реляционной модели // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Медицинские информационные системы». 2012. № 9 (134). С. 169-174.

5. Рзяникина М. Ф., Молочный В. Г. Участковый педиатр: Справочное руководство. Ростов н/Д.: Феникс, 2005. 313 с.

6. Ляликов С. А., Сукало А. В., Кузнецов О. Е. Центильные характеристики антропометрических лабораторных показателей у детей в современный период: инструкция по применению. Гродно, 2009. 94 с.

7. Кодд Э. Ф. Реляционная база данных: практическая основа эффективности // Лекции лауреатов премии Тьюринга за первые двадцать лет 1966-1985 / Пер. с англ. М.: Мир, 1993. С. 451-474.

биотехносфера

| № Б(30)/2013