Автореферат и диссертация по медицине (14.01.23) на тему:Использование эффективной мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии на основе математической модели

На правах рукописи

Башарин Антон Валерьевич

Использование эффективной мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии на основе математической модели

14.01.23 —урология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

15 МАП 22)1

Москва-2014

005547879

005547879

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении дополнительного профессионального образования «Российская медицинская академия последипломного образования» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ДПО РМАПО Минздрава России)

Научные руководитель:

кандидат медицинских наук, доцент ЛУКЬЯНОВ Игорь Вячеславович Научный консультант:

доктор физико-математических наук, профессор ДАВЫДОВ Алексей Александрович

Официальные оппоненты:

Даренков Сергей Петрович - доктор медицинских наук, профессор,

заведующий кафедрой урологии ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России.

Винаров Андрей Зиновьевич - доктор медицинских наук, профессор,

заместитель директора по научной работе НИИ Уронефрологии и

репродуктивного здоровья человека ГБОУ ВПО Первого МГМУ им. И.М.Сеченова Минздрава России.

Ведущее учреждение:

ФГБОУ ВПО "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова".

Защита состоится « 2014 г. в /^часов на заседании

диссертационного совета Д 208.041.06, созданного на базе ГБОУ ВПО МГМСУ имени А.И. Евдокимова Минздрава России по адресу: 127473, Москва, ул. Делегатская д. 20 стр.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного медико-стоматологического университета имени А.И. Евдокимова (127206, г. Москва, ул. Вучетича, д. 10а) и на сайте http://msmsu.ru

Автореферат разослан__2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук

Акуленко Лариса Вениаминовна

Актуальность темы

Мочекаменная болезнь сохраняет актуальность во всем мире. По данным Минздрава РФ, заболеваемость МКБ во всех возрастных группах неуклонно растет. Уролитиаз в 65-70% диагностируется у лиц в возрасте 20-60 лет, т.е. в наиболее трудоспособном периоде жизни. Медико-экономическая проблема заключается в длительных сроках реабилитации и потере трудоспособности больными. Необходимо отметить, что даже после первого спорадического отхождения конкремента из почки вероятность его рецидива в течение последующих 5 лет составляет от 27 до 50%. При этом более 60% всех рецидивов возникают уже спустя 3 года после первого признака заболевания (Дутов В .В., 2000; Дзеранов Н.К., 2007; Лопаткин H.A. 2007; Трапезникова М.Ф., 2009; Аляев Ю.Г., 2011).

Традиционно применяемые в урологии открытые оперативные вмешательства являются травматичными и могут осложняться атаками пиелонефрита, формированием стриктур мочеточника, почечной недостаточностью (Камалов A.A., 1992; Мазо Е.Б., 1999; Тиктинский O.JL, 2000; Дзеранов Н.К., 2007). В настоящее время с внедрением новых технологий разработаны методики контактного и бесконтактного разрушения мочевых камней. Одной из наиболее прогрессивных методик удаления камней мочеточника является эндоскопическая кантактная уретеролитотрипсия (КУЛТ). Она позволяет большинству больных избежать открытых операций и достичь положительного результата со значительно меньшими рисками для здоровья пациентов (Мартов А.Г., 2002; Глыбочко П.В.,2010).

В то же время оценка различными исследованиями эффективности КУЛТ колеблется в широких предела — от 70 до 98% (Камалов A.A., 1992; SozenS., 2003;AridogA.N„ 2005; GunlusoyB., 2008), а частота интраоперационных осложнений составляет от 3 до 9% (AndreoniC., 2001; AbdelrahimA.F., 2008).

По мнению большинства авторов (Лопаткин H.A. 1994; AghamirS.K., 2003; BapatS.S., 2007), основным недостатком пневматической КУЛТ является миграция конкремента в чашечно-лоханочную систему почки.

Важным фактором, определяющим смещение конкремента, является мощность импульса пневматического литотриптора, используемая при дезинтеграции камня.

При этом только в одной работе рассматривается вопрос о выборе оптимальной мощности пневматической КУЛТ и влиянии ее на эффективность литотрипсии. В данном исследовании были созданы экспертно-консультативные таблицы, позволяющие выбрать оптимальные параметры мощности пневматической уретеролитотрипсии в зависимости от возраста пациента, локализации конкремента, его размера и состава (Глыбочко П.В., 2010). Использование этих показателей является недостаточным для отображения всей полноты клинической картины и индивидуального выбора используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии, в то же время использование большого количества исследуемых параметров затрудняет разработку экспертных таблиц.

В последнее время неуклонно возрастает значение информационного обеспечения различных медицинских технологий. Использование современных информационных технологий становится критическим фактором развития большинства отраслей знания и областей практической деятельности, поэтому разработка и внедрение информационных систем являются одной из самых актуальных задач (Жарко В.И., 2008).

Для быстрого и эффективного принятия ряда решений в медицинской клинической практике все чаще применяются системы обработки информации, основанные на экспертном анализе. Среди экспертных медицинских систем особое место занимают так называемые самообучающиеся интеллектуальные системы (СИС). Они основаны на методах автоматической классификации ситуаций из реальной практики или методах обучения на примерах. Наиболее яркий пример СИС — искусственные нейронные сети. Свойство нейронной сети состоит в способности к обучению и обобщению полученных знаний. Натренированная на ограниченном множестве обучающих выборок ИНС обобщает накопленную информацию и вырабатывает ожидаемую реакцию

применительно к данным, не обрабатывавшимся в процессе обучения. Создание математической модели выбора используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии на базе ИНС является перспективным и актуальным направлением.

Перечисленные вопросы, определяющие актуальность проблемы на настоящем этапе, позволили сформулировать основную цель работы и наметить задачи по ее решению.

Цель исследования.

Повышение эффективности операции пневматической контактной уретеролитотрипсии (ПКУЛТ) путем разработки математической модели, позволяющей прогнозировать выбор используемой мощности при проведении ПКУЛТ.

Задачи исследования

1. Определить факторы, влияющие на выбор используемой мощности при проведении ПКУЛТ, и оценить характер их корреляционных взаимоотношений.

2. Разработать математическую модель выбора используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии на основе нейронной сети.

3. На базе созданной математической модели разработать программу, позволяющую по результатам предоперационного обследования больного прогнозировать оптимальную мощность при проведении ПКУЛТ.

4. Оценить эффективность работы созданной прогностической программы, по выбору мощности используемой при проведении пневматической контактной уретеролитотрипсии.

Научная новизна

1. Доказана корреляционная связь между длиной, шириной, линейным размером конкремента, стадией нарушения уродинамики, степенью воспаления мочеточника в месте стояния конкремента, длительностью нахождения конкремента в мочеточнике на одном месте и используемой мощностью при выполнении ПКУЛТ.

2. На основе полученных данных создана математическая модель, позволяющая прогнозировать выбор мощности при проведении ПКУЛТ.

3. Предложена и обоснована методика выполнения пневматической контактной уретеролитотрипсии в зависимости от степени воспаления стенки мочеточника в месте стояния конкремента.

4. Создана программа «Прогнозирование используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии или РоугегСиЬТ», позволяющая по результатам предоперационного обследования больного прогнозировать оптимальную мощность при проведении ПКУЛТ.

Практическая значимость

В результате данного исследования создана программа «Прогнозирование используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии или РолуегСиЬТ. При использовании основных показателей: состав, длина, ширина, линейный размер, локализация конкремента, степень нарушения уродинамики, степень воспаления мочеточника в месте стояния конкремента, длительность нахождения конкремента на одном месте в мочеточнике — программа выдает прогноз выбора максимально эффективной мощности ПКУЛТ. Дифференцированный подход к выбору используемой мощности при проведении ПКУЛТ способствует снижению времени оперативного лечения, осложнений в раннем послеоперационном периоде, повышению эффективности оперативного лечения.

Созданная программа используется при обучении курсантов, проходящих циклы усовершенствования и сертификационные циклы на кафедре «Урология и хирургическая андрология» РМАПО г. Москвы. Разработанная программа используется при проведении практических занятий по изучению нейросетевых технологий в дисциплине «Математика искусственных нейронных сетей» Муромского филиала ФГБОУ ВПО ВлГУ.

Результаты исследования внедрены в практику работы МБУЗ «Городская больница» ЗАТО г. Радужный Владимирской обл.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Статистический анализ выявил связь между составом, длиной, шириной, линейным размером, локализацией конкремента, степенью нарушения уродинамики, степенью воспаления мочеточника, длительностью нахождения конкремента на одном месте в мочеточнике и используемой мощностью при проведении ПКУЛТ.

2. Выбор используемой мощности при проведении ПКУЛТ зависит от изучаемых факторов при этом влияние их неодинаково. Большая часть показателей носит не числовой эквивалент. Данные условия являются оптимальными для использования нейронной сети в качестве основы создаваемой прогностической математической модели.

3. Использование программы РолуегСиЬТ дало возможность увеличить эффективность ПКУЛТ и снизить частоту осложнений, возникающих в ходе оперативного лечения и постоперационном периоде.

Связь с планом научно-исследовательской работы .

Работа выполнялась по плану научно-исследовательских работ, утвержденному Ученым Советом хирургического факультета РМАПО.

Апробация результатов исследования.

Основные положения диссертационной работы доложены на совместной научной конференции кафедры Урологии и хирургической андрологии ГБОУ ДПО РМАПО Минздравсоцразвития России и сотрудников урологических отделений ГКБ им. С.П.Боткина от «15» февраля 2013., на международной научно-практической конференции «Инновации в современном мире» г.Новосибирск 2011 г., на Конференции «IV Всероссийские Зворыкинские чтения» г.Муром 2012 г.

Публикации по теме диссертации.

По теме диссертации опубликовано 5 работ, из которых 3 в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК для опубликования основных результатов диссертационных исследований. Оформлено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012610114 «Прогнозирование используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии (РоугегСиЬТ)» от 10.01.2012.

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 133 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Текст иллюстрирован 9 таблицами, 9 диаграммами и 13рисунками. Список литературы содержит 96 отечественных и 76зарубежных работ.

Содержание работы.

Материалом клинического исследования послужили собственные наблюдения и результаты лечения 473-х больных с различными клиническими формами уретеролитиаза — 489 случаев. Все больные находились в МБУЗ «Городская больница» ЗАТО г. Радужный Владимирской области с октября 2006 г. по июль 2010 г. Больным применялся современный малоинвазивный метод удаления камней мочеточника - эндоскопическая трансуретральная контактная уретеролитотрипсия.

Возраст пациентов составил от 21 до 78 лет, однако большинство пациентов находились в возрастной группе от 25 до 60 лет.

Комплекс предоперационного обследования пациентов включал в себя: сбор жалоб и выяснение анамнеза, физикальное обследование, получение лабораторных данных, ультразвуковое исследование, комплексное рентгенологическое обследование, включающее выполнение обзорной и экскреторной урографии, ретроградную уретеропиелографию (по показаниям), компьютерную томографию (по показаниям).

Таблица 1

Распределение больных в группах

Группы больных Используемая мощность ПКУЛТ Кол-во ПКУЛТ Всего

Полож. Отр.

Группа сравнения (первая) Произвольная 89 9 98

Экспериментальная группа (вторая) Первая подгруппа (1,5 бар) 129 251 11 262

Вторя подгруппа (2,0 бар) 76

Третья подгруппа (2,5 бар) 46

Контрольная группа (третья) Предложена созданной программой 124 5 129

Итог 464 25 489

В соответствии с поставленными задачами все пациенты были разделены на три группы (табл. № 1). Первая составила 98 случаев уретеролитиаза, ПКУЛТ проводилась без учета выбора используемой мощности, 2-ая группа пациентов (экспериментальная) составила 262 случай уретеролитиаза. Все больные экспериментальной группы были разделены на три подгруппы в зависимости от используемой мощности пневматического литотриптора. Данные второй группы легли в основу исследования, изучалось влияние факторов: длина, ширина, линейный размер конкремента, длительность нахождения конкремента на одном месте, стадия нарушения уродинамики, степень воспаления мочеточника в месте стояния конкремента, локализация и состав конкремента - на используемую мощность ПКУЛТ. В третью, контрольную группу, вошли пациенты, которым на основе созданной программы прогнозировалась индивидуальная мощность, используемая при проведении ПКУЛТ, она составила 129 случаев уретеролитиаза.

На первом этапе исследования была поставлена задача, оценить влияние показателей: длина, ширина, линейный размер конкремента, длительность нахождения конкремента на одном месте, стадия нарушения уродинамики,

степень воспаления мочеточника в месте стояния конкремента, локализация и состав конкремента — на используемую мощность ПКУЛТ (табл. №2).

Таблица 2

Взаимосвязь факторов, влияющих на используемую мощность при

проведении ПКУЛТ

Изучаемые факторы ЛК ДН ДК ШК ЛР НУ ВМ

Локализация камня (ЛК)

Длительность Нахождения (ДН) -0,06

Длина камня (ДК) 0,09 0,26

Ширина камня (ШК) 0,22 0,26 0,84

Линейный Размер (ЛР) 0,11 0,22 0,95 0,91

Нарушение уродинамики (НУ) 0,14 0,59 0,61 0,65 0,57

Воспаление мочеточника (ВМ) 0,10 0,65 0,49 0,51 0,43 0,74

Мощность ПКУЛТ 0,13 0,38 0,7 0,71 0.65 0,65 0,68

р< 0,05

Статистический анализ выявил достоверную (р < 0,05) положительную корреляционную связь между исследуемыми показателями и используемой мощностью ПКУЛТ. Так, коэффициент корреляционной связи между используемой мощностью ПКУЛТ и длиной конкремента составил 0,7, шириной — 0,71, линейным размером — 0,65, стадией нарушения уродинамики — 0,65, длительностью нахождения конкремента на одном месте в мочеточнике -0,38, степенью воспаления мочеточника в месте стояния конкремента — 0,68. Корреляционная связь между локализацией конкремента в мочеточнике и мощностью ПКУЛТ оказалась слабой, но сравнительный анализ данных позволил сделать вывод, что расположение конкремента в верхней трети мочеточника является важным прогностическим фактором в выборе используемой мощности. Прямая корреляционная связь так же выявлена

между изучаемыми факторами. При увеличении длины и ширины конкремента увеличиваются стадия нарушения уродинамики (коэффициент корреляционной связи 0,61 и 0,65) и степень воспаления в стенке мочеточника в месте стояния конкремента (0,49 и 0,51). Стадия нарушения уродинамики зависит от длительности нахождения конкремента в мочеточнике (0,59) и степени локального воспалительного процесса (0,74). При увеличении длительности нахождения конкремента в одном месте происходит неуклонное нарастание локального воспалительного процесса в стенке мочеточника (0,65). При анализе влияния состава конкремента на мощность ПКУЛТ выявлено, что наиболее часто максимальная мощность используется при моноструктурных камнях, состоящих из вевеллита и гидроксилаппатита. В случае со смешанными камнями вероятность используемой мощности зависит от сочетания факторов.

В результате проведенного этапа исследования мы выявили, что выбор используемой мощности при проведении ПКУЛТ зависит от изучаемых факторов, при этом влияние их неодинаково. Большая часть показателей носит нечисловой эквивалент. Данные условия являются оптимальными для использования нейронной сети в качестве основы создаваемой прогностической математической модели.

Вторым этапом исследования являлось создание программы, позволяющей прогнозировать используемую мощность при проведении ПКУЛТ на основе нейронных сетей. В качестве программы для построения нейронной сети мы использовали STATISTICA Neural Networks. Для создания и обучения нейронной системы мы использовали собственные результаты обследования и лечения 242-х больных различными формами уретеролитиаза (251 случай). На вход сети подавались следующие данные: длина, ширина и линейный размер конкремента, локализация конкремента, длительность нахождении конкремента в мочеточнике на одном месте, степень нарушения уродинамики, степень воспаления мочеточника в месте стояния конкремента, состав конкремента. Эти показатели называются независимыми, так как в рамках созданной нейронной сети эти показатели не будут предсказываться. На

выходе сети - мощность ПУКЛТ относится к зависимым переменным, так как после создания нейронной сети она будет прогнозироваться на основе введенных данных независимых переменных. Для создания и адекватной работы нейронной сети ее обучали на основе примеров с известными ответами (контролируемое обучение), которыми являются результаты исследования экспериментальной группы больных. Все множество данных было разбито случайным образом на обучающее множество - 60%, контрольное и текстовое - по 20%. В качестве типа искусственной нейронной сети использовался многослойный персептрон. Контроль над процессом обучения многослойного персептрона производился таким алгоритмом, как метод обратного распространения ошибки.

В результате анализа данных была создана нейронная сеть на основе многослойного персептрона, архитектура выбранной нейронной сети:

• количество нейронов в первом слое —25;

• количество нейронов в среднем слое - 16;

• количество нейронов в последнем слое - 3.

Анализируя весовые коэффициенты синаптических связей входных нейронов и нейронов скрытого слоя, было установлено: какой из факторов несет больше информации, и, как следствие, какой из факторов, поданных в сеть, больше влияет на конечный результат.

Вес параметров

Диаграмма 1. Синаптический вес каждого из исследуемых факторов

При контрольном использовании полученной нейронной системы на примере тестового множества правильный ответ выдавался в 91,8% случаев. В процессе обучения нейронной сети количество правильных ответов в созданной модели по отношению к обучающему множеству составило 95,9%. При анализе выяснилось, что в 99% правильный ответ прогнозировался при использовании минимальной мощности, в 95,1% - при использовании средней и 87,9% - при использовании максимальной мощности. Наличие разногласий между прогнозом программы и используемой мощностью говорит о возможности необходимой коррекции используемой мощности во время проведения ПКУЛТ оперирующим хирургом.

Полученная нейронная система использовалась для создания программного кода на языке С#, платформа .net 4.0 среда разработки MSVisualStudio, что позволило создать приложение, используемое для прогнозирования мощности ПКУЛТ. Созданная программа получила название: «Прогнозирование используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии или PowerCULT». Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012610114 «Прогнозирование используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии (PowerCULT)» от 10.01.2012.

в© Прогнозирование используемой мощности РКУ-ЛТ ,

île JWHWMM

Дм

1 ¡инейный Размер

В ~ m и - sa

Воет anca in

Состао

Пикашзашли конкремента Длительность нахождения

- а

- м

- гэт

- ш

Прогноз мощности

Прогнозирование состава конкремента и степени воспаления мочеточника Крмстоллмэия — g]

Форма конкремента — @ ;

рН мочи (53

Однородность конкремента jyj

Hci it. плои юстъ ко» трем« ito <Hu) gj

Прогноз состава конкремента и степа 1и ооспало (ия w

Cwc le

Рис.1. Общий вид программы.

Общий вид программы при запуске показан ниже на рисунке 1.

Интерфейс программы условно разделен на две половины: первая (основная) и вторая (дополнительная). Основная часть программы используется непосредственно для формирования прогноза мощности при проведении ПКУЛТ. В основе ее работы используется алгоритм обученной искусственной нейронной сети. Учитывая, что два показателя исходных данных — степень воспаления стенки мочеточника и состав конкремента, не могут достоверно быть определены на дооперационном этапе, мы разработали дополнительную часть программы, позволяющую прогнозировать их значения.

Учитывая, что степень воспаления мочеточника в месте стояния конкремента основывается на данных эндоскопической картины, мы разработали математическую модель, позволяющую прогнозировать данный показатель на дооперационном этапе. Основой математической модели также является нейронная сеть. Учитывая наличие взаимосвязи между изучаемыми факторами (табл. 2), в качестве входных данных ИНС мы использовали длину, ширину и линейный размер конкремента, стадию нарушения уродинамики, длительность нахождения конкремента в мочеточнике на одном месте и форму конкремента. На основании имеющихся данных экспериментальной подгруппы мы обучили нейронную сеть. В результате внедрения дополнительной ИНС, позволяющей прогнозировать степень воспаления стенки мочеточника в месте стояния конкремента, у врача есть выбор: определить степень воспаления стенки мочеточника по результатам эндоскопической картины или воспользоваться результатом прогноза, предложенного дополнительной программы.

По данным анализа работ отечественных и зарубежных исследователей, неоднократно предпринимались попытки определить состав конкремента ншуо, по результатам предоперационного обследования больных. Был сделан вывод, что окончательный состав конкремента можно определить только по результатам послеоперационного анализа, но были выделены признаки, по которым можно предположить состав конкремента. В своей работе,

основываясь на результатах крупных исследований, посвященных прогнозу состава конкремента, для предположительного определения состава конкремента мы использовали комплексный анализ данных предоперационного обследования. Основными критериями являются: микроскопия осадка мочи, определение рН мочи, рентгенологическое описание конкремента. По данным обзорной урограммы и КТ оценивались форма, однородность, рентгенологическая плотность конкремента, определяемая по данным КТ-денситометрии. Учитывая, что мы имеем критерии, характеризующие предполагаемый состав конкремента, в качестве основы математической модели мы использовали метод классификации, а именно процедуру формирования понятий СЬ8-9. В основе подпрограммы по определению состава конкремента мы использовали алгоритм построения дерева классификации. Узлами этого дерева являются переменные, дугами - значения переменных, а листьями - классы. Формирование понятия рассматривается как задача распознавания образа, когда по входным переменным определяется значение выходного класса. Достоинством созданной подпрограммы является то, что врач-уролог может вводить данные о предполагаемом составе конкремента, как с помощью созданной подпрограммы, так и основываясь на собственном опыте или других методах определения химического состава конкремента.

После создания программы Ро\уегСиЬТ все полученные данные (251 случай) подверглись обработке. В результате правильный прогноз выдавался в 94% (236) случаев. Предложенная программа прогнозирования используемой мощности ПКУЛТ, созданной на основе нейронной сети, будет работать даже при отсутствии знания об одном из параметров. Для оценки такой ситуации мы ввели результаты полученных нами данных, без учета одного из параметров. Полученные данные представлены в табл. 3.

Из представленных данных видно, что даже при отсутствии одного из показателей эффективность прогнозирования используемой мощности ПКУЛТ с помощью предложенной нами нейронной сети не опускается ниже 76,1%, что,

несомненно, является хорошим результатом. Снижение прогностической ценности программы еще раз подчеркивает значение каждого из исследуемых факторов на отражение клинической картины и выбор мощности ПКУЛТ.

Таблица 3

Эффективность прогнозирования при отсутствии одного из факторов

Отсутствие фактора

Длина Ширина ЛР НУ ВСМ СК ЛК ДН

Эффективность прогноза(%) 80,5 82,5 90,4 87,6 76,1 79,3 84,9 83,7

Ложно-положительный результат(%) 1,6 2 0,8 0 2,4 0,4 0 0,4

ЛР - линейный размер, НУ - нарушение уродинамики, ВСМ - воспаление стенки мочеточника, СК - состав конкремента, ЛК- локализация конкремента, ДН - длительность нахождения конкремента.

На третьем этапе исследовательской работы мы оценивали эффективность работы созданной программы. Для этого использовались три группы больных. Первая - ПКУЛТ проводилась без учета выбора используемой мощности, составила 98 случаев уретеролитиаза, 2-ая группа пациентов (экспериментальная) составила 262 случая уретеролитиаза, на основе нее была создана программа. В третью, контрольную, группу вошли пациенты, которым на основе созданной программы прогнозировалась индивидуальная мощность, используемая при проведении ПКУЛТ, она составила 129 случаев уретеролитиаза. Группы пациентов сравнивались между собой по основным показателям: эффективность оперативного лечения, частота возникновения интраоперационных и постоперационных осложнений, время, затраченное на оперативное лечение.

Трансуретральная эндоскопическая ПКУЛТ считалась эффективной при фрагментации камня, частичным или полным отхождением фрагментов. При интраоперационной миграции конкремента или его крупных фрагментов (более 0,4 см), не способных к самостоятельному отхождению в чашечно-лоханочную

систему, невозможности подведения инструмента к камню ввиду выраженной девиации или узости мочеточника дистальнее камня, операция ПКУЛТ считалась неэффективной.

В своем исследовании для более детального сравнения эффективности ПКУЛТ с литературными данными мы разделили группы на три подгруппы, в зависимости от локализации конкремента в мочеточнике:

1. в верхней трети мочеточника,

2. в средней трети мочеточника,

3. в нижней трети мочеточника.

Диаграмма 2. Распределение эффективности ПКУЛТ в группах в зависимости от локализации конкремента Эффективность контактной уретеролитотрипсии в зависимости от локализации конкремента представлена в табл. 4 и на диаграмме 2.

Таким образом, анализ результатов эффективности проводимой нами пневматической контактной уретеролитотрипсии в трех группах позволил сделать следующие выводы:

- Дифференцированное использование мощности при проведении пневматической контактной уретеролитотрипсии позволяет увеличить

эффективность оперативного лечения в нижней трети мочеточника с 94,6% до 98,8%, в средней - с 91,6% до 96,4% и верхней трети - с 77,8% до 90,5%.

-Использование предложенной нами методики литотрипсии в сочетании с выбором мощности, прогнозируемой созданной программой, позволило избежать миграции конкрементов и их крупных фрагментов из нижней и средней трети, а в верхней трети - снизить с 22,2% до 7,1%.

Таблица 4

Результаты ПКУЛТ в зависимости от локализации конкремента

Локализация Группа Оперативное лечение Эффективн

ость

ПКУЛТ Миграция Камня УС* Всего Итог

Нижняя 1 53 2(3,6%) 1(1,8%) 56 94,6%

треть 2 166 0 2(1,2%) 168 98,8%

3 59 0 1(1,6%) 60 98,3%

Итог 278 2(0,7%) 4(1,4%) 284 97,9%

Средняя 1 22 1(4,2%) 1(4,2%) 24 91,6%

треть 2 30 0 1(3,2%) 31 96,8%

3 27 0 0 27 100%

Итог 79 1(1,2%) 2(2,4%) 82 96,4%

Верхняя 1 14 4(22,2%) 0 18 77,8%

треть 2 55 6(9,5%) 2(3,2%) 63 87,3%

3 38 3(7,1%) 1(2,4%) 42 90,5%

Итог 107 13(10,6%) 3(2,4%) 123 87%

Итоговые 464 16(3,3%) 9(1,8%) 489 94,9%

результаты.

*УС — уретероскопия, случаи, когда инструмент нельзя подвести к конкременту или произошла перфорация мочеточника, не позволившая продолжить оперативное лечение.

В контрольной группе больных мы использовали мощность ПКУЛТ, предложенную созданной программой. В результате лишь у 5 больных нам

пришлось изменить предложенную системой мощность ПКУЛТ.В трех случаях предложенной программой мощности не хватало для разрушения конкремента. Чаще всего данная ситуация наблюдается при конкрементах, состоящих из моногидрата оксалата кальция.

Основными причинами неудач оперативного лечения являются:

- Невозможность проведения уретероскопа к камню, что обуславливалось выявленным интраоперационно выраженным сужением просвета мочеточника дистальнее конкремента, ригидностью мочеточника, выраженной девиации мочеточника, выраженным воспалительным процессом в мочеточнике, что не позволило подвести уретероскоп к конкременту в 1,8% случаев.

- Несмотря на использование индивидуально подобранной мощности при проведении ПКУЛТ, интраоперационная миграция конкремента в чашечно-лоханочную систему почки из верхней трети мочеточника в третьей группе составила 7,1% случаев.

Анализ частоты возникновения интраоперационных осложнений показал, что все они носили ятрогенный характер и были связаны с эндоскопическими манипуляциями. Основные интраоперационные осложнения связаны с нарушением методики и техники выполнения определенных этапов операции ПКУЛТ и, кроме миграции крупных фрагментов конкремента, не зависят от используемой мощности при проведении литотрипсии табл. № 5.

Таблица 5

Распределение интраоперационных осложнений по группам

Группы Оперативное лечение

Перфорация Миграц. Ложный ход Повреждение слизистой Всего

Первая(98) 2(2%) 7(7,2%) 2(2%) 3(3,1%) 14(14,3%)

Вторая(262) 1(0,4%) 6(2,3%) 2(0,8%) 4(1,5%) 13(5,0%)

Третья(129) 0(0%) 3(2,3%) 1(0,8%) 5(3,9%) 9(7,0%)

Итог(489) 3(0,6%) 16(3,3%) 5(1,1%) 12(2,6%) 36(7,8%)

Основной объем осложнений при эндоурологических методах лечения камней мочеточников приходится на постоперационный период. Осложнения отличаются как по характеру, так и по времени их проявления. В раннем постоперационном периоде:

1. В раннем постоперационном периоде:

воспалительные:

инфекции ВМП (пиелонефрит);

- инфекции НМП (простатит, цистит, уретрит), макрогематурия;

острая задержка мочи.

2. В позднем постоперационном периоде:

- стриктура мочеточника; пузырно-мочеточниковый рефлюкс.

Несмотря на достаточный объем клинического материала (489 случаев уретеролитиаза), проведение послеоперационного наблюдения за больными, оценка частоты и причин развития осложнений в позднем послеоперационном периоде не входили в поставленные задачи данного исследования.

Распределение осложнений, возникших в раннем постоперационном периоде, представлен на диаграмме 3.

аОсрая задержка мочи

в Макрогемат урия

Воспаление ВМП

» Воспаление НМП

Диаграмма 3. Распределение частоты постоперационных осложнений в

группах

На диаграмме № 3 наглядно проиллюстрировано, что в группе больных, которым прогнозировалась мощность при проведении ПКУЛТ, частота ранних постоперационных осложнений меньше.

Развитие острого или усиление активности хронического пиелонефрита в послеоперационном периоде отмечается у 29 (5,9%) пациентов, при этом в первой группе частота встречаемости осложнений составила 8,2%, во второй — 5,7% и в третьей - 4,6%. По нашему мнению, данная закономерность непосредственно связана с несколькими факторами: снижением времени проведения операции, адекватным дренированием мочевых путей в постоперационном периоде. Средняя длительность оперативного лечения в первой группе составила 35±3 мин, во второй - 37±4 мин и в третьей - 23±2 мин. Отсутствие различия во времени при проведении оперативного лечения в первой и второй группах связано с подбором адекватной мощности, необходимой для проведения литотрипсии. В третьей группе использовалась мощность ПКУЛТ, предложенная программой Ро\уегСиЬТ, что позволило добиваться дезинтеграции конкремента при минимальном смещении конкремента в проксимальном направлении.

Факторами риска развития в послеоперационный период острого или усиления активности хронического пиелонефрита являются: длительное нахождение конкремента в мочеточнике, 3-я степень воспалительного процесса в месте стояния конкремента, локализация конкремента в верхней трети, наличие пиелонефрита в анамнезе, лейкоцитурия и бактериурия.

В третьей группе пациентов во всех случаях, когда использовалась максимальная мощность при проведении ПКУЛТ, в конце операции мы устанавливали внутренний мочеточниковый стент сроком на 7-10 дней. Такой подход позволил снизить процент развития острого пиелонефрита или усиления его активности.

Выводы

1. Состав, длина, ширина, линейный размер конкремента, степень нарушения уродинамики, степень воспаления мочеточника, длительность нахождения конкремента на одном месте в мочеточнике (изучаемые факторы) имеют статистически значимую достоверную связь с используемой мощностью во время проведения пневматической контактной уретеролитотрипсии. Корреляционная связь между локализацией конкремента в мочеточнике и мощностью ПКУЛТ оказалась слабой, но сравнительный анализ данных и нелинейный анализ позволил сделать вывод, что расположение конкремента в мочеточнике является важным прогностическим фактором в выборе используемой мощности.

2. Анализ полученных результатов позволил создать и обучить нейронную сеть, на основе которой была создана программа «Прогнозирование используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии или PowerCULT» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012610114 от 10.01.2012).

3. При контрольном тестировании созданной программы «Прогнозирование используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии или Ро\уегСиЬТ» правильный прогноз получен в 94% случаев. При практическом применении программы прогнозируемая мощность ПКУЛТ была использована в 96,1% случаев.

4. Дифференцированное использование мощности при проведении ПКУЛТ способствует снижению времени оперативного лечения, частоты развития инфекционно-воспалительных осложнений в ранний послеоперационный период, позволяет полностью исключить миграцию конкрементов и их крупных фрагментов в ЧЛС почки из нижней и средней трети мочеточника, а из верхней трети снизить в 3 раза.

Практические рекомендации

1. При проведении ПКУЛТ необходимо использовать индивидуальный подход: при условии, когда конкремент находится свободно в просвете мочеточника и мы можем варьировать направление зонда литотриптора, необходимо осуществлять литотрипсию под максимальным углом к конкременту. При проведении литотрипсии «вколоченных» конкрементов в целях избежания повреждения гипертрофированной слизистой мочеточника дробление осуществляется непосредственно по центру камня. В момент, когда крупные фрагменты "вколоченного" конкремента выходят в расширенный периферический отдел мочеточника, необходимо изменить методику литотрипсии и расценивать оставшиеся камни, как находящиеся свободно в просвете мочеточника.

2. Созданная программа «Прогнозирование используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии или Ро\уегСиЬТ» на основе предоперационного обследования больного позволяет прогнозировать используемую мощность при проведении ПКУЛТ.

3. Возможность использования индивидуальной мощности при проведении ПКУЛТ на основе прогноза созданной программы повышает эффективность оперативного лечения в зависимости от локализации конкремента с 3,7% до 12,7%.

4. Применение программы «Прогнозирование используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии или РолуегСиЬТ» возможно при отсутствии одного из параметров, при этом эффективность прогнозирования составляет не менее 76,1%.

5. Предложенная созданной программой мощность при проведении ПКУЛТ может корректироваться в зависимости от особенностей клинической картины и опыта оперирующего уролога.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Башарин A.B. Факторы, влияющие на выбор используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии/ Башарин A.B., Лукьянов И.В.// Естественные и технические науки. 2011 -№3 (53). - С. 214-220.

2. Башарин A.B. Эффективность нейронной системы в прогнозировании используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии/ Башарин A.B., Давыдов A.A., Лукьянов И.В// Естественные и технические науки. 2011. -№4 (54). - С. 269-274.

3. Башарин A.B. Математическое моделирование выбора используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии/ Башарин A.B. // Материалы международной научно-практической конференции «Инновации в современном мире». -г.Новосибирск 2011г.-С. 117-123.

4. Башарин A.B. Прогнозирование мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии с помощью нейронных систем/Башарин A.B., Давыдов A.A., Лоран О.Б., Лукьянов И.В.// Медицинская физика. - 2012. -№ 1. - С. 4751.

5. Башарин A.B. Выбор оптимальной мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии/ Башарин A.B., Давыдов A.A., Лукьянов И.В// Материалы конференции:1У Всероссийские Зворыкинские чтения. - г.Муром, 3 февраля 2012 г. ISSN 2220-8763.

6. Башарин A.B., Лукьянов И.В., Хорошева Е.Р. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012610114 «Прогнозирование используемой мощности пневматической контактной уретеролитотрипсии (PowerCULT)» от 10.01.2012.

Отпечатано в РИО МГМСУ 127473, г. Москва, ул. Делегатская, д. 20, стр. 1. Заказ № 374. Тираж 100 экз.