Автореферат и диссертация по медицине (14.01.05) на тему:Оценка особенностей синусового кардиоритма и нейросетевые технологии в дифференциальной диагностике ИБС и алкогольной кардиомиопатии

На правах рукописи

005008230

Босва Алёна Николаевна

ОЦЕНКА ОСОБЕННОСТЕЙ СИНУСОВОГО КАРДИОРИТМА И НЕЙРОСЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКЕ ИБС II АЛКОГОЛЬНОЙ КАРДИОМИОПАТИИ

14.01.05 - кардиология

1 9 ЯНВ 2012

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

КУРСК-2011

005008230

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации.

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Сараев Игорь Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор доктор медицинских наук

Поветкин Сергей Владимирович Мельчинская Евгения Николаевна

Ведущая организация:

Государственное бюджетное образовательное учреждение «Воронежская государственная медицинская академия им. H.H. Бурденко» Министерства здравоохранения и социального развития РФ

Защита состоится « л» ¿>г _2012 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 208.039.02 при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (305041, г. Курск, ул. К. Маркса, д. 3.)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО КГМУ Минздравсоцразвития России

Автореферат разослан « /г^-» $ / 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.м.н., профессор

Маль Г.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ишемическая болезнь сердца (ИБС) занимает ведущее место в структуре общей заболеваемости и смертности [Беленков Ю.Н., 2000]. При этом около половины больных с уже установленным диагнозом умирают внезапно, а общая тенденция высокой летальности в целом, несмотря на успехи современной кардиологии, остается негативной [Оганов Р.Г., 2003]. Среди множества этиопатогенетических механизмов и факторов коронарной болезни существенное место занимает злоупотребление алкоголем. Причина неослабевающего интереса к этому фактору связано с его широким распространением в популяции и неоднозначностью оценок воздействия этанола на механизмы развития ИБС. По данным ВОЗ в РФ количество алкоголиков и регулярно употребляющих алкоголь в больших количествах составляет около 10% среди мужчин и 3-5% среди женщин [Демина А.Н., 2000]. Эти лица гораздо чаще, чем в среднем, страдают различными соматическими заболеваниями, в том числе патологией сердечно-сосудистой системы, представленной алкогольной кардиопатией (АК), артериальной гипертонией (АГ), посталкогольным со-матовегетативным синдромом, сопровождающимся нарушениями ритма сердца и неустойчивой гемодинамикой и, наконец, ИБС [Нужный В.П., 1998]. В целом коронарная болезнь у злоупотребляющих алкоголем встречается примерно в 5% случаев [Жиров И.В., 2003]. Однако эти данные не являются окончательными, поскольку и в современных условиях остаются определенные трудности в рутинной диагностике и дифференцировании ишемического и неишеми-ческого алкогользависимого поражения сердца. Это связано с низкой достоверностью анамнестических данных, стертостью клинической картины и, нередко, синдромно-сходном характером проявлений при АК и ИБС - развитием обще-кардиальной симптоматики, включающими изменения на ЭКГ. Ряд авторов считают, что ИБС на фоне алкоголизма не имеет специфических клинических особенностей [Ерохин Ю.А., 2003]. По мнению других, коронарная болезнь в этой группе пациентов часто протекает латентно, что затрудняет прижизненную диагностику [Иванец Н.И., 2002]. В целом ошибки в дебюте госпитализации больных с симптоматикой обострения заболевания сердца нередки и по литературным данным составляют более 10%. Существенным моментом, определяющим своеобразие течения кардиальной патологии у лиц, злоупотребляющих алкоголем, является также изменения интегративной деятельности ЦНС,

которые сопровождают развитие у них в 30% случаев алкогольной энцефалопатии (АЭ) [Епифанова Н.М., 2000]. Вместе с тем взаимосвязь между выраженностью АЭ и глубиной системных нарушений, так же как и влияние последних на течение ИБС и АК, остается не раскрытой. Таким образом, в настоящее время ряд аспектов влияния алкогольного фактора на состояние сердечно-сосудистой системы больных ИБС и лиц с синдромно-сходной АК остается не изученной, а их дифференциация затруднительной. В связи с вышеизложенным определены цель и задачи работы.

Цель настоящего исследования - разработать количественные критерии и алгоритм для повышения эффективности дифференциальной диагностики ИБС и АК у больных с синдромно-сходной клинической картиной в раннем периоде госпитализации.

Задачи исследования

1. Проанализировать результаты клинико-функционального обследования больных в дебюте госпитализации в аспекте дифференциальной диагностики при синдромно-сходных проявлениях обострения клиники ИБС и АК

2. Определить группу показателей, необходимых для формирования базы обучения интерактивного нейросетевого классификатора К!еигоРго 2.5, построить с его помощью прогностическую модель верификации диагнозов ИБС и АК и оценить результаты ее применения.

3. Оценить по данным суточного мониторирования ЭКГ у пациентов с различным генезом кардиальной патологии вероятность развития, структуру, выраженность аритмического синдрома, а также феномена дислокации сегмента 8Т и охарактеризовать временные закономерности их динамики.

4. Установить с помощью анализа модели системного гомеокинеза больных с ИБС и АК различия в суточных профилях его динамики и вьивить степень взаимосвязи клинических проявлений и активности регулирования.

5. Предложить алгоритм дифференциальной диагностики в раннем периоде госпитализации больных с ИБС и АК при синдромно-сходной клинической картине.

Научная новизна. В работе впервые проведена скрининговая оценка результатов обследования больных ИБС и АК с синдромно-сходными проявлениями в первые сутки пребывания в стационаре и выявлена группа из 13 лабо-раторно-функциональных показателей, необходимых для реализации нейросе-тевой технологии дифференциальной диагностики этих заболеваний. Прове-

дение суточного мониторирования ЭКГ (СМЭКГ) у пациентов с коронароген-ным и некоронарогенным типами поражения миокарда в дебюте госпитализации позволило установить достоверные различия во временном распределении максимумов вероятности развития и выраженности клинической симптоматики - аритмического синдрома и нарушений реполяризации. Впервые у больных с ИБС и АК для оценки суточного профиля активности гомеостатического регулирования применен анализ его однопараметрической аттракторной модели, полученной на основе характеристики нелинейных свойств синусового кардио-ритма. Установлены отличия в суточных профилях гомеокинеза и определена взаимосвязь динамики клинических проявлений и показателей системного регулирования, что позволяет использовать эти особенности для характеристики больных в условиях неопределенного диагноза.

Практическая значимость. В результате проведенного исследования предложен алгоритм дифференциальной диагностики больных с синдромно-сходной дебютной клиникой ИБС и АК. Для его реализации выявлен необходимый набор методов исследования, входящих в стандарт обследования пациентов - биохимический скрининг, УЗИ внутренних органов и СМЭКГ, не требующий дополнительных затрат на повышение эффективности диагностики, которая проводится в первые сутки пребывания пациентов в стационаре. Выявлен минимум количества параметров для реализации предложенного алгоритма. Искомый результат основывается на интенсификации оценки полученных результатов в рамках высокотехнологического подхода за счет использования многомерных методов анализа, применения нейросетевой технологии и моделирования динамики системного гомеостатического регулирования, реализованный в оптимальном для практического использования компьютерном варианте. Данный подход дифференциальной диагностики основан на учете только объективной информации, не связан со степенью кооперации пациентов с врачебным персоналом и трудностями субъективного характера в оценке анамнестических данных о наличии фактора алкоголизации.

Положения, выносимые на защиту

1. Вероятность возникновения и выраженность синдромно-сходной клинической и ЭКГ-симтоматики при ИБС и АК имеет количественные отличия во временном распределении по данным суточного мониторинга.

2. Различия суточных профилей нарушений реполяризации и аритмического синдрома при ИБС и АК связаны с особенностями в структуре суточной организации системного регулирования при этих заболеваниях.

3. Алгоритм дифференциальной диагностики ИБС и АК у лиц со сходной дебютной клинической симптоматикой реализуется на основе компьютерной технологии, использующей нейросетевой подход для многомерного анализа данных лабораторно-инструментального обследования больных и результаты оценки суточного профиля системного гомеокинеза.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в практическую работу МУЗ ГКБ СМП г. Курска, Орловской ОКБ, используются в учебном процессе кафедры внутренних болезней № 2 ГБОУ ВПО КГМУ Минздравсоцразвития России.

Личный вклад автора. Автору принадлежит выбор направления исследования, им проанализированы литературные источники по теме диссертации, разработана модель дизайна исследования, лично осуществлялись набор материала и курация тематических больных, их клиникр-инструментальное обследование и статистическая обработка полученных данных.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации представлены на научной конференции молодых ученых КГМУ (2008 г.), III съезде токсикологов России (Москва, 2008 г.), на итоговых научных конференциях КГМУ и сессиях Центрально-Черноземного научного Центра РАМН (Курск, 2009, 2010 гг.), Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология. Биомедицинская инженерия и технология современных социальных практик» (Курск, 2009 г.).

По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК. Апробация работы состоялась на межкафедральной научно-практической конференции кафедр внутренних болезней ФПО, № 2, № 1, клинической фармакологии, анестезиологии и реаниматологии, эндокринологии ГБОУ ВПО КГМУ Минздравсоцразвития РФ и врачей МУЗ ГКБ СМП.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 152 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, глав о клиническом материале и методах исследования, полученных результатах и их обсуждении, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Библио-

б

графический указатель содержит 167 источников, из них 105 отечественных и 62 иностранных.

Работа выполнена на базе МУЗГКБ СМП г. Курска и кафедры внутренних болезней № 2 ГБОУ ВПО КГМУ Минздравсоцразвития России. Автор выражает благодарность сотрудникам клинической лаборатории МУЗГКБ СМП за содействие и участие в проведении лабораторного обследования тематических больных. Автор глубоко признателен сотрудникам КГУ во главе с профессором В.Н. Лопиным за неоценимую помощь в модификации нейросетевого классификатора МеигоРго 2.5, позволившую решить поставленные в работе задачи.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Общая харастсристика больных В исследование было включено 100 больных мужского пола, которые были распределены в 4 равные по величине группы. Пациенты с активной клиникой различных форм ИБС: прогрессирующей стенокардии, стабильной стенокардии напряжения II и III ф.кл. в сочетании с ПИКС, преходящими формами тахи-аритмий, ХСН 1-На, имевших место изолированно или в индивидуальных комбинациях составили 1-ю группу. Во 2-ю группу вошли больные с теми же вариантами ИБС, в отношении которых было достоверно установлено наличие фактора злоупотребления алкоголем. Диагноз ИБС был исходно верифицирован в результате клинического наблюдения, ВЭМ-теста и СМЭКГ. В 3-й и 4-й группах были лица, злоупотребляющие алкоголем, госпитализированные в связи с токсическим действием алкоголя (ТДА), абстинентным синдромом или хроническим алкоголизмом в сочетании с АЭ. У больных из 4-й выборки по результатам многолетнего наблюдения и неоднократного обследования до настоящей госпитализации был установлен диагноз АК. Стаж заболеваний во всех группах составлял не менее 5 лет. Симптоматика больных 1, 2 и 4-й групп включала синдромно-сходные проявления: болевой синдром в грудной клетке, аритмические эпизоды (преимущественно различные формы экстрасистолии), признаки ХСН и нарушения процессов реполяризации на ЭКГ. Возраст в группах колебался от 40 до 60 лет и в среднем составлял 48,5+4,7 года, при отсутствии межгрупповых различий. Контрольная, 5-я группа состояла из 35 практически здоровых лиц, которые достоверно не отличались от основной выборки по полу и возрасту. В качестве сопутствующих заболеваний во всех группах больных имели место АГ 1-П стадии, распределенная в выборках равномерно, а также

хронический гастрит, хронический панкреатит, хронический необструктивный бронхит, находившиеся вне явного обострения.

Критериями исключения являлись: постоянная форма фибрилляции и трепетания предсердий, постоянный несинусовый ритм сердца, стойкие синаури-кулярные и атриовентрикулярные блокады, сахарный диабет, ОИМ, ХСН Иб, III, стенокардия ФК-IV, АГ III ст. тяжести, ОПН, ХПН, цирроз печени, острый алкогольный гепатит, острый панкреатит и хронический токсический панкреатит в стадии обострения. Терапия больных в группах соответствовала диагнозам и рекомендованному стандарту.

Методы обследования.

Обследование больных в первые сутки пребывания в стационаре включало расширенный, но не выходящий за рамки стандарта, комплекс лабораторно-клинических исследований. Кроме общеклинического обследования, анализов крови и мочи, проводили определение биохимического статуса, получали данные о липидном спектре и выполняли гемостезиограмму (всего 42 показателя). В рамках инструментальной диагностики проводилось феноменологическая оценка ЭКГ, регистрировавшейся по обычной методике на аппарате "Cardimax" («Фукуда», Япония), определялись некоторые параметры центральной гемодинамики (АД, сАД, ПАД). По данным эхокардиографии, включая комплексную трансмитральную допплер-эхокардиографию (ДЭхоКГ), оценивали морфо-функциональные особенности: структурно-геометрические характеристики сердца, систолическую и диастолическую функции левого желудочка (ЛЖ), поток в легочной артерии (всего 23 показателя). Исследование осуществлялось аппаратом "LOGIG 5" фирмы General Electronic с секторальным датчиком частотой 3 мГц с применением М и В режимов, импульсно-волнового, цветного допплеровского сканирования. Проводилось УЗ исследование органов брюшной полости и почек - И показателей (8 из которых характеризовали морфологическое состояние печени). Для диагностики алкогольной энцефалопатии использовали тест на цифровую последовательность (Рейтона). СМЭКГ с помощью кардиомонитора «Холтер - ДМС» в 3 грудных отведениях проводилось непрерывно в течение суток у всех обследованных. В каждой группе у 5 лиц, избранных случайным образом, оно продолжалось не менее 48 часов. Определялись средняя, минимальная, максимальная ЧСС в дневной, ночной периоды, в целом за сутки и циркадный индекс. Учитывались основной ритм и его нарушения, над- и желудочковая экстрасистолия с градацией ее степеней, наличие и

особенности дислокации сегмента ST. Для получения однопараметрической модели системного гомеокинеза с помощью дополнительного пакета прикладных программ исследовалась 24-часовая тахоинтервалограмма кардиоритма в части ее информационной составляющей, характеризуемой величиной относительной энтропии (по К. Шеннону). Энтропия рассчитывалась в пошаговом режиме со сдвигом на 1 дату с емкостью начальной выборки, равной 200 кардио-интервалам. В дальнейшем в рамках построения фазового портрета (аттрактора) динамики этого параметра изучались хаотические особенности хронотроп-ной активности сердца, интегрально количественно характеризующие процесс регуляции конкретных больных. Непосредственно хаотическую динамику энтропии кардиоритма исследовали, получая фазовую траекторию, обладающую свойствами хаотических процессов, восстанавливая ее аттрактор по методу Чжуа - Паркера и анализируя числовые параметры, описывающие этот объект (переменные N.M1, Ms).

Для классификации больных ИБС и АК на основе результатов комплексного лабораторно-инструментального обследования применялся модифицированный интерактивный нейросетевой классификатор NeuroPro 2.5. В качестве выходного (прогнозируемого) параметра был использован диагноз пациента Y. Процедура состояла в оценке информативности входных факторов, обучения и упрощения для всех групп больных структуры нейроимитатора в режиме консилиума из 15 сетей-экспертов с заданной степенью надежности, построения прогностической модели.

Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью прикладных программ Microsoft Excel 2003, Statistica 6.0. и пакета программ, разработанных в сотрудничестве со специалистами ЮзГУ и КГУ. Использовали методы параметрической и непараметрической статистики. Наличие и степень взаимосвязи между данными характеризовали с помощью корреляционного анализа. Применялись также процедуры многомерной статистики - дискри-минантный и дисперсионный анализ. Для изучения нехаотических динамических процессов использовали возможности нелинейного сглаживания и полиномиального аппроксимирования.

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Статистическая обработка данных лиц, включенных в исследование.

На первом этапе исследования проверялась гипотеза о возможном разграничении диагнозов ИБС и АК по данным обследования в первые сутки ripe-

бывания больных в стационаре, включавшего расширенный спектр данных, тем не менее не выходившего за рамки стандарта ЛПУ. В результате каждый обследованный был охарактеризован 84 показателями. В лабораторную часть вошли данные гемограммы и анализа мочи (15 переменных), общепринятого биохимического профиля и липидного спектра: уровни ОХС, ХСЛГЩП, ХСЛПОНП, ХСЛПВП, ТГ (всего 15 величин); коагулограммы (11 переменных). Данные УЗИ сердца включали 23 позиции, среди них морфометрические параметры - АО, ЛП, ПП, ПЖ, ГМЛЖ, ТМПЖ, ТЗСЛЖ, КДРЛЖ, КСРЛЖ, рассчитанную по формуле фракцию выброса (ФВ) и показатели трансмитрального потока - V max Е, V max А, (V шах E)/(V шах A), IVRT, DTE, тип диастоличе-ской дисфункции; также характеризовались структура и функции клапанов, поток в легочной артерии. При УЗИ органов брюшной полости и почек (12 переменных) основной упор был сделан на описание морфологического состояния печени - КВР, ККР, диаметр v. portae, эхогенность и сосудистый рисунок паренхимы. Данные тестирования АЭ включали два показателя: центральная гемодинамика и феноменологический анализ ЭКГ 3 и 2 характеристики, соответственно. Анализ материала с применением методов стандартной параметрической вариационной статистики при межгрупповом сравнении данных, несмотря на большое число сравниваемых переменных, не позволил уверенно разделить выборки, принадлежащие лицам с ИБС и АК. Такой подход оказался достаточно адекватным только для разграничения данных контрольной группы и группы лиц, характеризовавшейся наличием АЭ, от всех остальных обследованных и поэтому не мог способствовать решению поставленной цели.

НеГфосетевые технологии в верификации диагнозов ИБС и АК

В связи результатами 1 этапа исследования предположили, что взаимосвязи общепринятых показателей лабораторно-инструментальных методов, характеризующих обследованных лиц разного профиля, организованы гораздо более сложным образом и формируют неявные, но потенциально распознаваемые многоуровневые ассоциации, характерные для ИБС и АК. Для их выявления применялись возможности многомерного исследования разнородных данных в условиях неопределенности их взаимосвязей в рамках нейросетевой технологии, реализованной с помощью интерактивного нейросетевого классификатора NeuroPro 2.5. Вначале из общего числа 84 признаков была выделена группа показателей, необходимых для формирования базы обучения классификатора и построения прогностической модели для верификации диагнозов. В

ю

рамках первичной проверки информативности признаков провели их дискри-минантный анализ. В итоге после исключения малозначимых переменных для обучения нейроимитатора отобрали 35 параметров лабораторно-инструментального этапа обследования, основная часть которых непосредственно характеризовала морфофункциональные особенности органов-мишеней (сердца и печени). Согласно процедуре избранной нейросетевой технологии и исходя из объема клинического материала сформировали 2 выборки - обучающую и контрольную. Оба эти обстоятельства определили тот факт, что обучение нейроимитатора проводилось в режиме классификатора для консилиума из 15 нейросетей-экспертов с заданной степенью надежности.

Привлекательной особенностью нейроимитатора ИеигоРго 2.5 является возможность целенаправленного упрощения нейронной сети, весьма желательная в связи с общей задачей поиска минимально достаточной группировки признаков, характеризующих пациентов, необходимой для процедуры дифференцирования ИБС и АК при наличии синдромно-сходной клиники.

Таблица 1

Оптимальная группировка факторов для обучения нейросетей

NeuroPro 2.5

№ № фактора в исходной группировке Признак

1 X 4 Уровень ACT

2 Х6 Уровень ХСЛПВП

3 Х13 УЗИ печени: КВР

4 Х14 УЗИ печени: ККР

5 Х15 УЗИ печени: эхогенность паренхимы

6 Х23 УЗИ сердца: V шах А

7 Х24 УЗИ сердца: V шах Е / V шах А

8 Х25 УЗИ сердца: IVRT

9 Х29 УЗИ сердца: наличие и тип диастолической дисфункции

10 Х31 УЗИ сердца: сократимость ЛЖ

11 Х32 УЗИ сердца: наличие и выраженность ЛГ

12 Х34 УЗИ сердца: ГМЛЖ

13 Х35 УЗИ сердца: наличие уплотнения клапанов сердца

и

Для такой модификации методики совместно с сотрудниками КГУ в анализ были введены некоторые новые показатели, позволившие провести повторный скрининг используемых признаков. Основным из них стал ПИФ (показатель информативности фактора), который складывался из суммы коэффициента использования фактора нейросетями и среднего показателя значимости фактора. В результате обучающая нейросети группировка факторов уменьшилась до 13 показателей, в большей степени за счет данных УЗИ (табл. 1).

Все 15 полученных нейросетей прошли обучение и упрощение структуры для всех групп больных, а их последующее тестирование на контрольной выборке показало высокую степень уверенности прогнозируемых состояний (т.е. диагнозов ИБС и АК). Проценты правильных (более 80%), неуверенных и неправильных результатов распознавания заболеваний по данным сформированных нейроимитатором сетей варьировали (табл. 2).

Таблица 2

Результаты тестирования консилиума нейросетей

№ нейросети Правильно Неуверенно Неправильно

N611 20 (83,33%) 2 (8,33%) 2 (8,33%)

№12 19 (79,16%) 3 (12,5%) 2 (8,33%)

ШЗ 18 (75%) 0 6 (25%)

Ш4 16 (16,67%) 4(16,67%) 4(16,67%)

N615 20 (83,33%) 0 4 (16,67%)

N616 20 (83,33%) 0 4 (16,67%)

1^7 15 (62,5%) 2 (8,33%) 7(29,17%)

№18 16 (16,67%) 5 (20,83%) 3 (12,5%)

N«9 17 (70,83%) 1 (4,17%) 6 (25%)

ЫеНО 18 (75%) 1 (4,17%) 5 (20,83%)

ЫеЦ1 14 (58,33%) 2 (8,33%) 8 (33,33%)

ЫеП2 18(75%) 3 (12,5%) 3 (12,5%)

ЫеПЗ 15 (62,5%) 4(16,67%) 5 (20,83%)

№«4 18(75%) 1 (4,17%) ■ 5 (20,83%)

N^15 23 (95,83%) 0 1 (4,17%)

М+ш 17,8+2,3 2,54+ 1,3 4,3+ 1,9

Примечание. Жирным выделены максимальные результаты 4-х нейросетей.

Средняя точность вариантов составила 74,16%. Вместе с тем максимальной она оказалась в 4 нейросетях (№1, 5, 6, 15), где колебалась от 83,33% до 95,83%. Средняя величина результативности дифференциации ИБС и АК в только этих случаях синтезированных прогностических моделей оказалась равной 86,5%, что достаточно высоко для ситуации с первично неопределенной клинической картиной распределения значений признаков в группах.

Таким образом, применение нейросетевой технологии при использовании минимального количества рутинных данных все же позволило в первом приближении решить поставленную задачу верификации диагнозов ИБС и АК в рамках обследования, не выходящего за стандарт ЛПУ.

Особенности клинических проявлений ИБС и АК, состояния гомео-статичсского регулирования больных в зависимости от временного фактора.

Результаты предыдущего этапа исследования показали определяющую для диагностики значимость УЗ метода, который все же имеет определенную субъективную составляющую, что может повлиять на конечную результативность процедуры верификации нозологических форм. Необходимо было найти еще один, не связанный с предыдущей технологией метод, который мог дать дополнительную независимую и исключительно объективную информацию об отличиях больных с ИБС и АК. Поскольку сходная клиническая картина в дебюте госпитализации этих пациентов определяется совершенно разными патогенетическими механизмами, предположили, что каждому из сравниваемых заболеваний соответствует свой, особый тип организации системного гомеостаза со своеобразной суточной циркадной ритмикой процессов регулирования, определяющей динамику клинических проявлений. Для выяснения значимости временного фактора в формировании симптоматики ИБС и АК всем обследуемым лицам проводилось СМЭКГ. Его данные для удобства анализа были разделены на последовательные 2-часовые периоды, в рамках которых оценивали наличие нарушений реполяризации (дислокацию сегмента БТ) и ее характеристики; наличие и количество аритмий, определяли конкретный вклад над- и желудочковых их типов; рассчитывали вероятности появления этих признаков в группах на всех временных отрезках. Результаты в группах ИБС и АК приведены в таблицах 3 и 4. Из таблиц следует, что нарушения реполяризации были характерны для больных обеих сравниваемых групп, превалируя, как и ожидалось, при ИБС.

Таблица 3

Суточные закономерности дислокации сегмента БТ в группах ИБС и АК

Группы / показатели Группа ИБС п=20 Группа АК п=20

Средняя вероятность дислокации ЙТ в группах 0,23+ 0,03* 0,11+0,04*

Количество 2-часовых периодов с дислокацией БТ в % 100% 60%

Максимальная частота встречаемости признака за 2-часовой период мониторинга* 0,55 0,15

Среднее время дислокации БТ в % за 2-часовой отрезок 16,6+ 1.2 %* 10,2+2,4%*

Примечание. * - р<0,05

Вместе с тем при рассмотрении распределения признака во времени оказалось, что у пациентов, страдавших ИБС в течение суток не было найдено хотя бы одного временного 2-часового отрезка, когда патологических изменений конечной части желудочкового комплекса не было, то есть на всех последовательных временных отрезках изменения БТ имели место (100%), тогда как при АК, по крайней мере на 4-х из них, у всех представителей группы они отсутствовали. Динамика вероятностей возникновения дислокации 8Т по последовательно оцениваемым 2-часовым этапам мониторинга ЭКГ в группах была представлена в виде кривых, обработанных для выявления основных закономерностей с помощью нелинейного сглаживания и полиномиального аппроксимирования (рис. 1).

Рис. 1. Распределение феномена дислокации БТ в группах ИБС и АК в зависимости от временного фактора.

Примечание. По оси абсцисс ТР - временной индекс, по оси ординат Р-величина вероятности появления признака. НЮ - группа больных ИБС, АС - лица с АК.

Из рис. 1 следует, что нарушения реполяризации возникшие при ИБС и АК, характеризовались существенными отличиями суточного распределения максимумов вероятности и формой кривых.

Аналогичным образом были проанализированы особенности аритмического синдрома, который также присутствовал в обеих сравниваемых группах (табл. 4). Как ни парадоксально, максимально выраженными проявления аритмического синдрома были в группе больных АК, где было зарегистрировано максимальное число эпизодов экстрасистолии, вдвое больше, чем у лиц с ИБС при существенном преобладании желудочковых нарушений ритма. Таким образом, подтвердились данные о том, что не только ишемическое, но и токсическое поражение сердечной мышцы ведет к формированию весьма тяжелого аритмического синдрома, который нередко создает угрозу жизни больных.

Таблица 4

Суточные закономерности аритмического синдрома в группах ИБС и АК

Группы/ показатели Группа ИБС п=20 Группа АК п=20

Общее количество аритмических эпизодов в группах 2724 5691

Среднее количество аритмических эпизодов в перес чете на одного больного 181,2+ 42,7* 284,5± 52,3*

Средняя вероятность встречаемости признака в группе 0,52+ 0,16 0,61 ±.012

Соотношение над- и желудочковых тахиаритмий 1,75 0,34

Примечание. * - р<0,05

Временная неравномерность проявлений аритмического синдрома в группах ИБС и АК представлена на рисунке 2.

Из рис. 2 следует, что координаты максимумов вероятности представительных для каждой из групп кривых динамики аритмий, как и в случае с 8Т, достоверно отличались, указывая на наличие очевидного своеобразия во временной организации клинических проявлений заболеваний.

Рис. 2. Динамика распределения вероятностей появления над- и желудочковой экстрасистолии за последовательно анализируемые 2-часовые периоды мониторинга.

Примечание. По оси абсцисс TP - временной индекс, по оси ординат Var - величина вероятности появления признака. IIID - группа больных ИБС, АС - лица с АК.

Для подтверждения предположения о взаимосвязи циркадных особенностей симптомов ИБС и АК с состоянием динамики регулирования провели изучение суточных закономерностей системного гомеокинеза. Его характеризовали путем анализа однопараметрической энтропийной модели организации синусового ритма сердца, которая представляла собой аттрактор хаотической динамики энтропии синусового кардиоритма, полученный за каждый 2-часовой период суточного мониторирования у больных сравниваемых групп. Модель количественно характеризовалась тремя показателями: N, М1, Ms, изменения которых в течение суток отражали сдвиги степени сложности структуры синусового кардиоритма и, соответственно, динамику влияний регуляторных механизмов, определяющих эти реакции. Анализ суточных сдвигов параметров, характеризующий активность гомеокинеза, определяющего структуру кардиоритма, выявил их колебательный характер. Координаты максимумов этой динамики в группах по данным представительных кривых не совпадали, находясь в случаях ИБС и АК практически в противофазе. Наличие взаимосвязи временных профилей клинических признаков и состояния системного регулирования выяснилось при проведении корреляционного анализа (табл. 5).

Таблица 5

Корреляционная зависимость динамики показателей гомеокинеза

Группа ИБС п=20/ параметры N М1 Мв

Вероятность БТ 0,44 -0,64 0,41

Вероятность а К -0,13 0,83 -0,67

Вероятность ЭУ -0,36 0,70 -0,50

Вероятность V 0,88 0,13 -0,34

Группа АК п=20/ параметры N м1 Мв

Вероятность БТ -0,85 0,97 -0,80

Вероятность аЯ -0,58 0,17 -0,63

Вероятность ЭУ 0,10 -0,52 -0,10

Вероятность V -0,86 0,59 -0,87

дочковой экстрасистолии, V - желудочковой экстрасистолии.

Из таблицы 5 следует, что феномен связанности кривых временного (за 24-часовой период наблюдения) распределения клинической симптоматики поражения сердца при ИБС и АК с динамикой показателей состояния организации системного гомеостатического регулирования, охарактеризованного с помощью его энтропийной атгракторной модели, очевиден.

Таблица 6

Различия позиций максимумов кривых динамики гомеокинеза в группах

■ N М1 Мб

Группа ИБС п=20 8-9 6-7 3-4

Группа АК п=20 4 10 1-2

Группа контроля п=20 1-2 3 9-10

периодов суточного цикла, на которые приходятся координаты максимумов кривых показателей атгракторной модели гомеокинеза.

Это дает возможность использовать количественные различия кривых (в частности, координаты их максимумов), характеризующих модели гомекинеза, полученные с помощью данных холтеровского мониторирования кардиоритма в качестве дополнительных объективных маркеров состояния больных с ИБС и АК, уточняющих результаты их дифференциации. В таблице 6 приведены порядковые номера 2-часовых периодов наблюдения, в которых находились максимумы представительных для групп обследованных кривых моделей, характеризующих динамику их гомеокинеза. Из таблицы 6 следует, что отличия координат максимумов кривых, отражающих своеобразие гомеокинеза при ИБС и АК, составляют не менее 8-10 часов. Найденные закономерности позволили дополнить процедуру нейросетевого разграничения ИБС и АК еще одним этапом. Для повышения надежности верификации диагнозов сравнивали полученный результат с данными суточного мониторирования кардиоритма, с помощью которых выявляли типичный для обоих заболеваний профиль системного гомеокинеза. На рис. 3 представлен алгоритм диагностического поиска.

АЛГОРИТМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ ИБС И АК

Рис. 3. Алгоритм дифференциальной диагностики ИБС и АК.

Таким образом, применение современных многомерных методов анализа стандартных лабораторно-инструментальных показателей состояния пациентов с сивдромно-сходными проявлениями ИБС и АК позволяет без дополнительных затрат повысить эффективность дифференциальной диагностики этих заболеваний на раннем периоде госпитализации.

Выводы

1. Использование традиционных статистических методов анализа объективных данных, полученных при условии расширенного лабораторно клинического обследования, не позволяет уверенно проводить дифференциальную диагностику на фоне обострения ИБС и АК у больных с наличием синдромно-сходной клинической симптоматики в течение первых суток их госпитализации.

2. Применение нейросетевого подхода к оценке значимости объективной информации о больных с неподтвержденным диагнозом позволяет выделить из всего спектра данных 13 параметров, включающих биохимические (уровни ACT и ЛПВП) и инструментальные показатели (УЗИ - характеристики структурного и функционального состояния печени и сердца), необходимые для осуществления диагностики ИБС и АК с вероятностью не менее 86%.

3. Анализ данных суточного мониторирования синусового кардиоритма выявил наличие количественно дифференцируемых особенностей в суточных профилях распределения вероятности возникновения, структуры и степени выраженности аритмического синдрома и ЭКГ симптомов нарушения реполяри-зации, максимумы которых при ИБС и АК на временной оси отличаются не менее чем на 6-8 часов.

4. Аттрактор энтропии синусового кардиоритма, полученный при пошаговом (2-часовом) анализе суточного мониторинга хронотропной функции сердца, является адекватной однопараметрической моделью текущего состояния организации системного гомеостатического регулирования и количественно характеризуется по крайней мере тремя параметрами, отражающими степень сложности его организации.

5. Кривые суточных колебаний организации системного регулирования у больных ИБС и АК имеют достоверные отличия и взаимосвязаны с динамикой клинической симптоматики, формируя специфичные для обоих заболеваний клинико-функциональные симптомокомплексы, уточняющие результаты дифференциальной диагностики, проведенной на основе нейросетевой технологии.

Практические рекомендации

1. Для повышения эффективности дифференциальной диагностики ИБС и АК в первые сутки пребывания больных в стационаре при условии синдромно-сходной клинической картины и дефицита анамнестических данных необходимо выполнение схемы обследования для накопления минимума параметров, ис-

пользуемых в компьютерной программе обученного нейро-сетевого классификатора ЫешоРго 2.5, который обеспечивает результативность различения диагнозов свыше 86%. Необходимо определение уровней АсТ и ЛПВП, а также учет результатов УЗИ печени и сердца (КВР, КК; Р, уровень эхогенносги паренхимы печени, ГМЛЖ, ЛГ, 1У11Т, (V шах А), (V шах Е) / (V шах А), заключение о сократимости ЛЖ, феноменах диастолической дисфункции и об уплотнении клапанов).

2. С целью получения дополнительной уточняющей информации, снижающей степень неопределенности диагнозов ИБС и АК, а также зависимость от субъективного фактора при УЗИ, рекомендуется проведение СМЭКГ с последующим компьютерным анализом кардиоинтервалограммы и ее производной - атгракторной энтропийной модели гомеокинеза с оценкой динамики ее параметров, достоверно отличающейся при ИБС и АК.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Боева, А.Н. Оценка устойчивости системного гомеокинеза больных ИБС по данным мониторирования ЭКГ / А.Н. Боева, И.А. Сараев // Материалы съезда кардиологов и терапевтов ЦФО России «Традиции, современность, будущее». - Тверь, 2009. - С. 109-110.

2. Боева, А.Н. Хронобиологический подход к оценке результатов холте-ровского мониторирования у больных ИБС и токсической кардиомиопатией / А.Н. Боева, И.А. Сараев // Сб. трудов Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология. Биомедицинская инженерия и технология современных социальных практик» (23-24 апреля 2009 г., г. Курск). - Курск -С. 106-109.

3. Боева, А.Н. Интегральная оценка системного гомеостатического регулирования у больных с токсической кардиомиопатией / А.Н. Боева, И.А. Сараев // Сб. материалов Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы медицинской науки» (22-24 апреля 2009г., Ярославль). - Ярославль. - 2009. - С. 97.

4. Боева, А.Н. Временное распределение симптомов хронической ИБС и токсической кардиомиопатии по данным суточного мониторирования / А.Н. Боева, И.А. Сараев //Тез. докл. научно-практической конференции «Чело-

век и лекарство». Сб. материалов конгресса (29-31 января 2009 г., Москва). -М., 2009. - С. 44.

5. Боева, А.Н. Новый подход к дифференциальной диагностике ишемиче-ского и токсического поражения сердца как возможность их профилактики / А.Н. Боева, И.А. Сараев // Материалы Российской конференции с международным участием «Реабилитация и вторичная профилактика в кардиологии» (13-14 мая 2009 г., Москва). - М., 2009. - Прилож. 4, № 2. - С. 18-19.

6. Боева, А.Н. Функциональное состояние больных при поражениях сердца ишемического и токсического генеза / А.Н. Боева, И.А. Сараев // Научно-мед. журнал «Кардиоваскулярная терапия и профилактика». - М., 2009. - Прилож. 1, 8(6). - С. 49-50.

7. Боева, А.Н. Данные Холтеровского мониторирования в дифференциальной диагностике поражения сердца ишемического и токсического генеза / А.Н. Боева, И.А. Сараев // Научно-мед. журнал «Ученые записки Орловского Государственного Университета». - Орел. - 2011. - № 3. -С. 204-210.

8. Боева, А.Н. Об использовании классификаторов для диагностики коронарогенных и иекоронарогенных заболеваний миокарда / A.B. Гордн-енко, А.Н. Боева, И.А. Сараев, В.Н. Лопин // Вестник новых медицинских технологий. Тематический выпуск «Немедикаментозное воздействие». -Тула. - 2011. -№ 3. - С. 192-195.

9. Боева, А.Н. Особенности суточной организации системного гомео-кинсза при коронарогенном и нскоронарогенном типах поражения миокарда / А.Н. Боева, И.А. Сараев // Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». - Курск. - 2011. - № 4. - С. 90-97.

Список сокращений

АК - алкогольная миокардиопатия АО - аорта

АЭ - алкогольная энцефалопатия

ГМЛЖ - гйпертрофия миокарда левого желудочка

ДЭхоКГ - допплерэхокардиография

КВР - косо-вертикальный размер печени

КДРЛЖ - конечный диастолический размер полости левого желудочка ККР - крайний каудальный размер печени

КСРЛЖ - конечный систолический размер полости левого желудочка

ЛЖ - левый желудочек

ЛП - левое предсердие

ОХС - общий холестерин

ПАД - пульсовое артериальное давление

ПЖ - правый желудочек

ПП - правое предсердие

сАД - среднее артериальное давление

СМЭКГ - суточное мониторирование ЭКГ

ТГ - триглицериды

ТДА - токсическое действие алкоголя

ТЗСЛЖ - толщина задней стенки левого желудочка

ТМЖП - толщина межжелудочковой перегородки

ФВ - фракция выброса левого желудочка

ХСЛПВП- холестерин липопротеидов высокой плотности

ХСЛПНП - холестерин липопротеидов низкой плотности

ХСЛПОНП - холестерин липопротеидов очень низкой плотности

IVRT - время изоволюмической релаксации левого желудочка

DTE - время замедления раннего диастолического наполнения ЛЖ

V max А - максимальная скорость позднего диастолического наполнения ЛЖ

V шах Е - максимальная скорость раннего диастолического наполнения ЛЖ

Лицензия ЛР № 020862 от 30.04.99 г. Сдано в набор 27.12.2011 г. Подписано в печать 10.01.2012 г. Формат 30x42 '/8. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Rom. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 185"А". Издательство Курского государственного медицинского университета 305041, г. Курск, ул. К. Маркса, 3.