Повышение эффективности инсулинотерапии больных сахарным диабетов 1 типа методами многомерного статистического анализа и активного планироваия эксперимента

Актуальность исследования. Сахарный диабет является одним из наиболее распространенных заболеваний, составляющим в структуре общей заболеваемости населения 4−5%. В 1992 году ВОЗ выделила его как эпидемию неинфекционного заболевания, приводящей к ранней инвалидности и высокой смертности. В 2006 году ООН приняло Декларацию об эпидемии сахарного диабета и необходимости целенаправленной борьбы с ней.

Несмотря на то, что сахарный диабет не излечивается полностью, важнейшая задача системы здравоохранения состоит в том, чтобы дать пациенту возможность вести полноценный образ жизни и иметь при этом хорошую клиническую компенсацию заболевания, то есть дать почувствовать себя здоровым. Основные решения по лечению (управлению) заболеванием принимаются самим пациентом и его семьей при поддержке медицинского персонала. Индивидуальный подход к больному диабетом совершенно необходим. Он помогает избежать осложнений и кризисных ситуаций.

Управление диабетом состоит из обучения, планирования питания, физических нагрузок, введения инсулина и/или приема таблеток и из обязательного контроля (самоконтроля). В соответствии с планом питания подбирается индивидуальная доза инсулина или таблетированных препаратов. Но оценить соответствие плана питания и дозы сахаропонижающих препаратов возможно лишь при проведении контроля.

Широкое использование современных методов самоконтроля сахарного диабета затруднено наличием плохо исследованных вопросов. Во-первых, это решение некоторых теоретических проблем, таких как обработка больших массивов данных и оценка точности прогностических моделей. Во-вторых, это задача создания удобного и эффективного инструментария (алгоритмов, методик, программного обеспечения) для практического использования врачами и пациентами. И, в-третьих, это разработка методологии при6 менения методов системного и статистического анализа для обработки результатов самоконтроля. Три эти вопроса и были главной целью представленного исследования, они же и определяют актуальность исследования для современной эндокринологии.

В настоящей работе обобщены результаты исследований, выполненных автором в рамках основных научных направлений ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «Биомедкибернетика и компьютеризация в медицине» и «Проблемно-ориентированные системы управления».

Цель и задачи исследования

Целью диссертационного исследования является разработка методики оценки эффективности инсулинотерапии больных сахарным диабетом и методическое обеспечение процессов контроля (самоконтроля) при оптимизации лечебных эффектов.

Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи: исследовать и проанализировать особенности математического и информационного обеспечения процессов самоконтроля и вопросы оптимизации инсулинотерапии у больных сахарным диабетом I типа, дать характеристику методам оценки качества и эффективности инсулинотерапии на основе систематического мониторингаоценить эффективность оптимизации суточных дозировок инсулина больным сахарным диабетом I типаразработать систему мониторинга эффективности инсулинотерапии на основе статистических контрольных картреализовать разработанные алгоритмы и модели в рамках компьютерной системы поддержки принятия решений и провести апробацию в клинических условиях.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались клинические методы, основные положения теории системного анализа, управления и обработки информации в медицинских системах, многомерного статистического анализа, математического и компьютерного моделирования, экспертного оценивания.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены представительностью выборки, обширностью первичного материала, тщательностью его качественного и количественного анализа, системностью исследовательских процедур, применением современных методов статистической обработки информации.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: методика мониторинга эффективности и качества инсулинотерапии больных сахарным диабетом I типа на основе методов статистического контроля процессовметодика оптимизации суточных дозировок инсулина, позволяющий повысить эффективность проводимой терапии с использованием методов активного планирования экспериментаинформационно-автоматизированная система поддержки принятия решений при выборе тактики лечения, основанная на количественных результатах самоконтроля при инсулинотерапииалгоритм процедуры оценки содержания глюкозы крови, позволяющий сократить количество ежедневных измерений содержания глюкозы в крови без потери клинической информативности с использованием метода канонического корреляционного анализа зависимости между суточными дозировками инсулинов короткого и продлённого действия и гликемиейрегрессионная модель гликемии, позволяющая минимизировать суточные дозы инсулина.

Практическая значимость и результаты внедрения. Предложена структура и программная реализация системы поддержки клинико-диагностических решений врача интегрирующая модели повышения эффективности и выбора тактики самоконтроля при инсулинотерапии на основе методов математической статистики, системного анализа и многомерного статистического моделирования.

Проведена клиническая апробация предложенного подхода, подтвердившая эффективность выбора тактики самоконтроля на основе разработанных прогностических моделей.

Основные теоретические и практические результаты реализованы и внедрены в виде программного комплекса в клиническую практику общетерапевтического отделения Воронежской городской клинической больницы скорой медицинской помощи № 1- эндокринологического отделения Воронежской городской клинической больницы № 10 «Электроника» — кардиологического и общетерапевтического отделений Воронежской городской клинической больницы № 3- эндокринологического отделения Воронежской областной клинической больницытерапевтического отделения стационара Медико-санитарной части ФСБ РФ по Воронежской области.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, съездах, симпозиумах и конгрессах: IV Международной научно-практической конференции «Обеспечение экологической безопасности в чрезвычайных ситуациях» (Воронеж, 2008) — Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 2008), III Всероссийской конференции молодых учёных (Воронеж, 2009), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы инновационных систем информатизации и безопасности» (Воронеж, 2009) — научно-практическом семинаре «Проблемно-ориентированные системы управления».

Воронеж, 2007;2009) — научно-методическом семинаре кафедры «Системный анализ и управление в медицинских системах» ВГТУ (Воронеж, 2007;2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из 4 глав объемом 122 страниц, списка литературы из 199 источников. Содержит в основном тексте 13 рисунков, 12 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

И ВЫВОДЫ.

В диссертационной работе сформулированы и обоснованы научные результаты, связанные с проблемой повышения эффективности мониторинга инсулинотерапии больных сахарным диабетом I типа. Проблема решена с единых методологических позиций, учитывающих взаимосвязь и взаимодействие пациента, врача и математических, алгоритмических и технических средств компьютерных систем интеллектуальной поддержки терапевтических решений.

В ходе выполнения диссертации разработаны алгоритмы информационной технологии мониторинга. системы контроля качества инсулинотерапии больных сахарным диабетом, включающие математическое планирование эксперимента и применение многомерных методов статистического анализа.

В результате можно сделать следующие выводы:

1. Разработана методика решения задачи повышения эффективности инсулинотерапии больных сахарным диабетом I типа в результате обзора методов интеллектуальной поддержки врача при принятии врачебных решений и анализе их недостатков.

2. Проведен выбор типа математического моделирования для решения задачи оптимизации процесса самоконтроля при инсулинотерапии больных сахарным диабетом I типа с учётом характера признаков, подлежащих анализу.

3. Проведена оценка оптимизации лечебных и профилактических мероприятий на основе показателей, характеризующих процесс инсулинотерапии.

4. Научно обосновано применение методов многомерного статистического анализа данных и активного планирования эксперимента в качестве основы математического моделирования процесса самоконтроля при инсулиноте-рапии больных сахарным диабетом I типа.

5. Экспериментально изучена количественная взаимосвязь между схемой инсулинотерапии и содержанием глюкозы в крови.

6. Разработано программное и информационное обеспечение комплекса для самоконтроля при инсулинотерапии больных сахарным диабетом I типа.

7. Показана эффективность и статистическая достоверность разработанных положений о процессе самоконтроля больных сахарным диабетом I типа.

8. Реализован модульный программный комплекс, соответствующий современным требованиям технологии «клиент-сервер». Процесс проектирования выполнен при использовании CASE-средств, входящих в поставку среды разработчика, что способствует устойчивости системы к исключительным ситуациям, возможности интеграции с другими комплексами за счет использования стандартизированных механизмов OLE, реализованных на программной платформе Windows, возможности дальнейшего наращивания функциональности комплекса без внесения существенных изменений в структуру программного комплекса.