Анализ, моделирование и алгоритмизация процесса диагностики вертебрально-базилярной недостаточности на основе инструментальных методов исследования

Актуальность темы

Актуальность и важность изучения цереброваску-лярных заболеваний является одним из приоритетных направлений отечественной неврологии, учитывая их большую распространенность, частую ин-валидизацию больных, причем нередко молодого трудоспособного возраста, высокую смертность. Вопросы профилактики и лечения острых нарушений мозгового кровообращения являются важнейшей медико-социальной проблемой, имеют важное социально-экономическое значение.

Несмотря на обилие научных работ, посвященных инсульту, в настоящее время в России и за рубежом, существует научно-практическая проблема нарушений мозгового кровообращения как одна из наиболее актуальных общемедицинских научных и организационно-лечебных проблем. Широкое применение новейших методов диагностики (ангиои нейровизуализации), дающие возможность изучить особенности морфологической структуры, кровотока и метаболизма, позволило достигнуть современной ангионевроло-гии значительного прогресса в изучении различных форм острых и хронических нарушений мозгового кровообращения. Применение компьютерной, магнитно-резонансной, позитронно-эмиссионной томографии, новых методов ангиовизуализации, создание экспериментальных моделей острых це-реброваскулярных нарушений позволили получить принципиально новые данные относительно патогенетических механизмов и компенсаторно-приспособительных реакций, играющих важнейшую роль в развитии и течении различных клинических форм инсульта.

Более чем у трети пациентов причиной ишемических инсультов являются поражения экстракраниальных отделов магистральных артерий головы. Совместные научные исследования неврологов и ангиохирургов позволили впервые выделить ишемический инсульт экстракраниального генеза, который имеет свои патогенетические, клинические, диагностические и лечебнопрофилактические особенности, что позволяет определить новый научный подход в профилактике ишемического инсульта. Доступность экстракраниальных артерий различным методам обследования и хирургическому лечению позволяет проводить раннюю диагностику и своевременное, экономически более выгодное лечение начальных стадий нарушений мозгового кровообращения. Смещение диагностических, лечебных и профилактических акцентов с интрана экстракраниальные артерии позволяет подойти к проблеме ишемического инсульта более целенаправленно и эффективно. Наиболее эффективный подход в решении проблемы инсульта включает своевременное выявление и коррекция факторов риска, а также проведение комплексной системы профилактики, включающей более активную диагностику и лечение патологии экстракраниальных артерий.

В то время как влияние стенозирующих и окклюзирующих поражений ветвей дуги аорты на мозговую гемодинамику не вызывает сомнения, патогенетическая роль аномалий, деформаций и патологической извитости сонных и позвоночных артерий, а также экстравазальных факторов в генезе церебральной ишемии остается не до конца изученной. Проблема вертеброген-ных нарушений мозгового кровообращения в последнее время приобретает все большее значение, так как их частота среди сосудистых заболеваний головного мозга, видимо, будет возрастать. Это обусловлено повышением продолжительности жизни и адинамией, связанной с современными формами труда и быта. Однотипные движения и длительное вынужденное положение головы и верхнего плечевого пояса, характерные для современных компьютеризированных форм трудовой деятельности, играют не только значительную роль в клинической манифестации церебральных проявлений шейного остеохондроза, но и способствуют «омоложению» сосудистых заболеваний головного мозга в целом. Синдром позвоночной артерии рассматривается как начальная стадия нарушения кровообращения в вертебрально-базилярном бассейне, вслед за которой развиваются транзиторные ишемические атаки и ишемический инсульт. Своевременная диагностика и комплексная терапия вертеброгенного синдрома позвоночной артерии позволяет предотвратить прогрессирование вертебрально-базилярной недостаточности, является эффективной профилактикой вертебрально-базилярного инсульта.

Важной задачей современной медицины является использование новых информационных технологий для создания медицинских автоматизированных систем. Возможности применения современных компьютерных технологий, математических методов решения задач диагностики, прогноза, а также визуализации результатов обработки медицинской информации в условных графических образах, влияющих на интуицию и мышление врача, позволяют значительно повысить качество диагностического процесса. Разработка модели рационального выбора метода диагностики и подбора методик позволяет садаптировать традиционные схемы для конкретного пациента с учетом эффективности, совместимости, противопоказаний и стоимости каждой отдельной лечебно-диагностической процедуры.

Таким образом, актуальность темы заключается в необходимости исследования вертебрально-базилярной недостаточности, разработке методов интеллектуальной поддержки процессов диагностики и лечения больных с начальными проявлениями вертебрально-базилярной недостаточности на основе математических моделей и алгоритмов.

Работа выполнена в соответствии с НИР ГБ 2002.37 «Оптимизация процессов управления объектами здравоохранения на основе применения современных компьютерных технологий» в соответствии с одним из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Биомедкибернетика, компьютеризация в медицине».

Цель и задачи исследования

Целью работы является разработка методов исследования, моделей и алгоритмов интеллектуальной и инструментальной поддержки процесса дифференциальной диагностики больных с вер-тебрально-базилярной недостаточностью на основе высоких медицинских технологий и их дальнейшее использование в клинической практике.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести системный анализ исследуемой проблемы для обоснования социально-экономической значимости разработки и внедрения в практику программ по диагностике больных с вертебрально-базилярной недостаточностьюпроанализировать и осуществить классификацию вертеброгенных факторов вертебрально-базилярной недостаточности на основе логико-вероятностного подхода для экспертной оценки их значимости в постановке диагнозаразработать методы и алгоритмы оценки и обработки данных инструментальных методов диагностики с учетом доступности, последовательности и обоснованности этапов исследованияразработать и реализовать в автоматизированной системе модели и алгоритмы диагностики и выбора рационального лечения больных вертебрально-базилярной недостаточности на ранних стадиях на основе высоких медицинских технологийсформировать комплекс программ по диагностике и формированию лечебно-профилактических мероприятий с учетом индивидуальных особенностей больных с вертебрально-базилярной недостаточностипровести апробацию и внедрение предложенных методов и алгоритмов управления диагностическим процессом и оценить эффективность результатов исследования с применением информационной системы обработки экс-пертно-статистической информации.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались методы клинико-топографического осмотра, инструментальноI функционального исследования, магнитно-резонансной и компьютерной томографии, моделирования и управления в биологических и медицинских системах, теории вероятности и математической статистики, экспертного оценивания.

Научная новизна результатов исследования. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: структурная модель диагностических мероприятий, позволяющая классифицировать пациентов с вертебрально-базилярной недостаточностью в разных группах с целью прогнозирования и выявления заболевания на ранних этапах формирования патологииметодики исследования и диагностики вертебрально-базилярной недостаточности, обеспечивающие учет рентгенологических, ультразвуковых показателей и данных компьютерной томографии при обследовании и лечении дисциркуляторных нарушений в вертебрально-базилярной системеметоды интеллектуальной поддержки выбора и оценки эффективности клинических и инструментальных методов диагностики и лечения больных, обеспечивающие рациональность выбора лечебно-профилактических мероприятийлогическая модель диагностики изменений лордоза шейного отдела позвоночника, обеспечивающая повышение точности и эффективности диагностического процесса вертебрально-базилярной недостаточностидиагностический алгоритм выявления вертебрально-базилярной недостаточности, отличающийся индивидуализацией выбора лечебно-диагностических мероприятийструктура и информационное обеспечение автоматизированной системы диагностики вертебрально-базилярной недостаточности, характеризующиеся интеграцией диагностических программ обследования, и обеспечивающие более точную диагностику вертебрально-базилярной недостаточности.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработан, научно обоснован метод дифференциальной диагностики вертебральнобазилярной недостаточности, основанный на оценке основных клинических и инструментальных признаков, который обеспечивает раннюю диагностику статических нарушений шейного отдела позвоночника, неравномерности распределения потоков крови по позвоночным артериям, а также особенности строения костных каналов вертебральных артерий. Проведен анализ наиболее информативных клинических, ультразвуковых и рентгенологических признаков, а также данных компьютерной томографии, который позволил объективно оценить развитие вертебрально-базилярной недостаточности.

Сформирована алгоритмическая схема обработки экспертно-статистической информации развития вертебрально-базилярной недостаточности, позволяющая с помощью автоматизированной системы диагностики ВБН группировать пациентов по патологии с учетом возраста и пола для своевременного проведения лечебно-профилактических мероприятий.

Разработанная структура компьютерной системы управления диагностическим процессом и выбором системы лечебно-профилактических мероприятий, с применением комплексных диагностических программ, апробирована в Воронежском областном клиническом консультативно-диагностическом центре.

Материалы диссертации внедрены в учебном процессе на кафедрах функциональных методов исследования с рентгенологией и ультразвуковой диагностикой ФГПС и ППС ВГМА им. H.H. Бурденко, системного анализа и управления в медицинских системах ВГТУ.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Международной конференции «Лучевая диагностика и лучевая терапия в клинической медицине» (Турция, 2004) — Общероссийской научно-практической конференции «Радиология — 2004» (Москва, 2004) — межрегиональной научно-практическая конференции «Диагностика сосудистых поражений головного мозга» (Ст. Оскол, 2004) — заседании Воронежского областного научно-практического общества рентгенологов (Воронеж, 2004) — областной научно-практической конференции «Современные методы функциональной и ультразвуковой диагностики» (Воронеж, 2005) — Всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2005) — Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 2005), научно-тематических семинарах кафедры системного анализа и управления в медицинских системах (Воронеж, 2004, 2005).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 13 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 130 страницах, списка литературы из 175 наименований, двух приложений, содержит 50 рисунков и 21 таблицу.

9. Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедр функциональных методов исследования с рентгенологией и ультразвуковой диагностикой ФПК и Iii 1С ВГМА им. H.H. Бурденко, системного анализа и управления в медицинских системах ВГТУ, а также используются в практической деятельности Воронежского областного консультативного клинико-диагностического центра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В ходе работы получены следующие результаты:

1. Проведен анализ различных методов инструментальных исследований пациентов с вертебрально-базилярной недостаточностью (ультразвуковая допплерография брахиоцефальных артерий, дуплексное сканирование в режиме цветного допплеровского картирования, транскраниальная допплерография, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, пози-тронно-эмиссионная томография, магнитно-резонансная ангиография), позволивший выделить наиболее информативные методики, которые дают возможность осуществлять диагностику на ранних этапах развития вертебраль-но-базилярной недостаточности.

2. Проанализированы клинические признаки вертебрально-базилярной недостаточности, которые позволяют предположить наличие дисциркуляции в вертебрально-базилярном бассейне и определить дальнейшие адекватные способы диагностики патологии.

3. Проведен сравнительный анализ данных рентгенографии, ультразвуковой допплерографии, дуплексного сканирования и компьютерной томографии у пациентов с вертебрально-базилярной недостаточностью и выявлены факторы риска развития дисциркуляторных нарушений.

4. Предложен модифицированный алгоритм анализа рентгенограмм позвоночника с учетом превалирующей патологии и причинно-следственных связей, включающий в диагностический процесс другие современные методы диагностики.

5. Разработана логическая модель диагностики лордоза шейного отдела позвоночника, основанная на изучении верхнего и нижнего углов лордоза и степени отклонения шейных позвонков.

6. Проведен анализ значений коэффициента асимметрии кровотока по позвоночным артериям и на основе применения непараметрического критерия знаков Вилкоксона было определено, что при коэффициенте асимметрии диаметров более 25% наблюдаются нарушения кровотока в сосудах головного мозга.

7. Разработан диагностический алгоритм выявления вертебрально-базилярной недостаточности, который позволяет определять на ранних стадиях вероятность развития патологии и индивидуализировать процесс лечения вертебрально-базилярной недостаточности.

8. Разработана и апробирована в клинической практике автоматизированная система диагностики и лечения вертебрально-базилярной недостаточности, на основе анализа полученных результатов установлено повышение эффективности диагностического процесса и рационального выбора тактики лечения вертебрально-базилярной недостаточности.