Система назначения оптимальной
Облитерирующий тромбангиит (болезнь Бюргера) - тяжелое воспалительное заболевание сосудов мелкого и среднего калибра, сопровождающееся тромбозом и нарушением их проходимости. Этиология этого заболевания до настоящего времени остается неизвестной. Подавляющее большинство больных тромбангиитом - мужчины молодого возраста (18 - 45 лет).
Лечение облитерирующего тромбангиита - трудная, далеко еще не решенная задача. В начальных стадиях заболевания обычно ограничиваются терапевтическими мероприятиями - назначением дезагрегантов, противовоспалительных и антигистаминных препаратов. Однако заболевание часто носит злокачественный характер и быстро приводит к ампутации конечности.
В 1990 - 1994 гг. в отделении хирургии сосудов Краевой Клинической Больницы № 1 г. Красноярска под наблюдением находилось 130 больных облитерирующим тромбангиитом. На каждого больного заполнялась анкета, состоящая из 3 разделов.
Первый раздел (104 пункта) включает вопросы, касающиеся анамнеза жизни и данного заболевания, сопутствующих заболеваний; состояние органов и систем, подробное описание имеющегося у больного тромбангиита с характеристикой состояния сосудов конечностей, данные лабораторных и инструментальных методов исследования, характеристику проводившегося ранее лечения. Другими словами, этот раздел отражает исходный статус больного на момент его поступления в стационар.
Второй раздел (11 пунктов) характеризует проведенное в стационаре лечение (консервативное и/или оперативное).
Третий раздел (4 пункта) содержит сведения о непоcредственных исходах проведенного лечения.
Существующие методы лечения тромбангиита часто малоэффективны и процент выполняемых ампутаций остается высоким. Перед врачом стоит задача подобрать оптимальное сочетание методов лечения, действующих на ведущие звенья патогенеза у конкретного больного. Целью проводимого исследования стало создание нейросетевой ЭС для прогноза непосредственных исходов заболевания и выбора оптимального сочетания терапевтических и хирургических воздействий.
Соответственно этому ЭС подразделяется на два функциональных блока, каждый из которых решает свой круг задач [5.50].
Один блок (блок "И" - исходы) прогнозирует непосредственные исходы заболевания, которые зависят от двух групп параметров. Первая группа - исходный статус больного, фиксированные параметры, отражающие состояние больного на момент поступления в клинику, а также данные анамнеза. Однако исход заболевания зависит не только от исходных параметров, но и от проводимого в клинике лечения. Поэтому вторая группа параметров, необходимая для прогноза - примененные методы лечения. Эти параметры неизвестны при поступлении, на этот момент их можно только предполагать. Однако при обучении нейросети используются уже пролеченные больные с известным набором терапевтических и хирургических воздействий. Обучив нейросети прогнозировать исходы тромбангиита в зависимости от исходного статуса и проведенного лечения, можно моделировать результат, оставляя неизменными фиксированные параметры и подстраивая предполагаемые методы лечения.
Другой блок ЭС обучается прямому выбору наиболее оптимальных методов лечения (блок "Л"), используя только первый, фиксированный набор параметров (рис. 5.6).
С учетом поставленной задачи были сформированы подгруппы примеров для обучения нейросетей. Для решения подзадач блока "И" примеры были сгруппированы по классам четырьмя способами (таблица 5.6), для блока "Л" - 11 способами (таблица 5.7).
Для тестирования обученных нейросетей использовались 35 клинических примеров обследованных и пролеченных больных с известными исходами заболевания. Эти примеры не входили в обучающую выборку. Тест каждого примера проводился следующим образом. Сначала тестировались 4 нейросети, прогнозирующие исходы заболевания, причем в качестве параметров лечения, проведенного в клинике, использовались данные о реально назначенном хирургами лечении. Затем пример тестировался нейросетями, назначающими оптимальный набор методов лечения.
После этого проводился повторный тест нейросетями, прогнозирующими исходы, но теперь в пример подставлялись предполагаемые методы лечения, назначенные нейросетями.
Рис. 5.7. Схема функционирования ЭС
| 1. Прогноз динамики ишемии | 1. Уменьшение ишемии 2. Без изменений 3. Усиление ишемии | 85 38 7 |
| 2. Прогноз динамики трофических расстройств | 1. Динамики нет 2. Уменьшение трофических расстройств | 50 80 |
| 3. Прогноз исчезновения болей в покое | 1. Боли остались 2. Боли исчезли | 57 73 |
| 4. Ампутация | 1. Не производилась 2. Производилась | 123 7 |
| Прогнозирование возможности успешного лечения ("фильтрующая" нейросеть) | 1. Больные с неблагоприятным исходом после лечения 2. Больные с благоприятным исходом и больные со смоделированным лечением | 24 106 |
| 1. Назначение вазапростана | 1. Не назначать 2. Назначать | 122 8 |
| 2. Плазмоферез, иммунопротекторы | 1. Не назначать 2. Назначать | 111 19 |
| 3. Пульстерапия | 1. Не проводить 2. Проводить | 126 4 |
| 4. Симпатэктомия | 1. Не проводить 2. Односторонняя 3. Двухсторонняя | 104 21 5 |
| 5. Деструкция надпочечников | 1. Не проводить 2. Односторонняя 3. Двухсторонняя | 84 25 21 |
| 6. Эмболизация надпочечников | 1. Не проводить 2. Односторонняя 3. Двухсторонняя | 82 41 7 |
| 7. Компактотомия или РОТ | 1. Не проводить 2. Проводить | 120 10 |
| 8. Ревизия | 1. Не проводить 2. Проводить | 127 3 |
| 9. Ампутация | 1. Не проводить 2. Проводить | 125 5 |
| 10. Реконструктивная операция | 1. Не проводить 2. Проводить | 126 4 |
| 11. Некрэктомия | 1. Не проводить 2. Проводить | 125 5 |
Это составило 82,4%. Нейросеть, прогнозирующая динамику болевого синдрома, сделала правильное предсказание в 22 из 25 случаев (88%). Ответы сети, отвечающей за предполагаемую ампутацию, совпали в 33 случаях из 35 (94,3%).
Всего в тестирующей выборке имелось 9 больных, у которых не совпал хотя бы один прогноз. У остальных пациентов все прогнозы делались 4 нейросетями правильно. Из этих 9 больных 7 были отнесены нейросетью-"фильтром" к категории "трудных".
Интерес представляют два формально неверных результата нейросети, прогнозирующей ампутацию. У данных больных ампутация не была проведена в сроки госпитализации, однако была выполнена в первые 2 месяца после выписки. Нейросеть правильно предсказала отсроченные исходы, поэтому эти два случая нельзя считать явными ошибками.
Рассмотрим результаты теста нейросетей, назначающих лечение больным. У 12 примеров из 25 (35 примеров минус признанные "трудными" нейросетью-"фильтром") лечение, назначенное нейросетями, полностью совпало с реально назначенным хирургами, и только в одном случае прогноз исходов оправдался лишь в более поздние сроки. Рассмотрим этот случай.
Больной С., 42 лет, болен в течение 5 лет, поступил с критической ишемией (IV степени). Больному была назначена консервативная терапия и вазапростан. На фоне такой терапии 3 из 4 нейросетей прогнозировали улучшение состояния. Однако на момент выписки эффекта от лечения не наблюдалось. Тем не менее, при дальнейшем наблюдении за больным отмечался регресс ишемии, регресс трофических расстройств и купирование болей в покое.
В остальных случаях наблюдались некоторые расхождения. При этом у 10 больных нейросети назначили другое лечение, которое (по результатам анализа хирургов), можно было действительно назначить данным больным. Исходы, прогнозируемые после такого лечения, были такими же, как и в случае реально назначенных лечебных мероприятий. В 3 примерах лечение, назначенное нейросетями, было похоже на реально назначенное, однако превосходило его по мощности.В этих случаях прогнозировались исходы, гораздо лучшие, чем наблюдавшиеся в реальности.
