Актуальность исследования. Сахарный диабет, протекающий на фоне гипертонической болезни, является одним из наиболее распространенных заболеваний. 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 [1, 2, 5, 6].
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 применения методов системного и статистического анализа для обработки результатов самоконтроля [3,4].
Целью настоящего исследования является разработка информационной технологии мониторинга эффективности лечения сахарного диабета у больных гипертонической болезнью.
Для достижения цели были поставлены и решены задачи анализа особенностей математического и информационного обеспечения процессов самоконтроля и вопросы оптимизации лечения сахарного диабета; дано обоснование выбора методик самоконтроля при лечении сахарного диабета на основе статистической сравнительной оценки эффективности; реализованы разработанные алгоритмы и модели в рамках компьютерной системы поддержки принятия решений.
Материалы и методы. 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. На основании разработанных алгоритмов и моделей выполнена реализация информационной технологии поддержки принятия решений при оценке эффективности и результативности инсулинотерапии больных сахарным диабетом, протекающей на фоне гипертонической болезни.
Предлагаемая информационная технология реализована в виде Экспертной системы «Диабет-эксперт».
Экспертная система «Диабет-эксперт» реализована с помощью пакета статистических программ “Statistica 6.0 for Windows”, полностью совместимого с MS Office.
Конкретные формы (возможные) реализации экспертной системы "Диабет-эксперт" (ЭС):
- методические указания для применения ЭС (на бумажном и электронном носителях);
- программное обеспечение "Диабет-эксперт" для реализации ЭС на персональном компьютере, предназначенное для пользователей-пациентов;
- программное обеспечение "Диабет-эксперт Про" для реализации ЭС на персональном компьютере, предназначенное для пользователей-врачей;
- портативный прибор "Диабет-эксперт", реализующий ЭС;
- консалтинговые услуги по обработке информации с целью принятия обоснованных решений с использованием ЭС.
Для количественной оценки эффекта при применении разработанной системы мониторинга эффективности инсулинотерапии было образовано две группы пациентов:
1 группа (исследуемая) - пациенты, которые применяли разработанную информационную технологию, включающую оптимизацию дозировок инсулина методами планирования эксперимента и контроль процесса с использованием статистических контрольных карт.
2 группа (контрольная) - пациенты, которые применяли самоконтроль инсулинотерапии, основываясь на обычных рекомендациях врача без применения специальных статистических методов.
Обе группы пациентов были образованы случайным способом и содержали по 15 человек. Статистически значимых различий по возрастному, половому составу в группах не было.
Специально организованное исследование проводилось непрерывно в течение двух месяцев (61 день). Основными наблюдаемыми параметрами были: среднесуточная гликемия (ммоль/л), размах показателей содержания глюкозы в крови в течение дня (ммоль/л), количество зарегистрированных в дневнике самоконтроля гипогликемий и гипергликемий.
Полученные результаты и их обсуждение. Для организации всесторонних исследований необходим пользовательский интерфейс, который обеспечивает сопоставление временных срезов болезни и индивидуальной динамики больного.
Многие экспертные системы предназначены для постановки диагнозов и помощи в выборе средств терапии, создании условий эффективного лечения, предсказания исходов лечения и т.д.
Предлагаемый экспертная система "Диабет-эксперт" предназначена для удовлетворения потребности врача и больного в достоверной информации о качестве и эффективности лечения. Структурная схема экспертной системы представлена на рис. 1.
Для каждого пациента индивидуально составляется математическая модель, которая связывает количество глюкозы в крови и суточную дозировку инсулина короткого и продлённого действия, когда анализируются результаты самоконтроля при использовании глюкометров. Результаты формируются в виде статистических контрольных карт и в цифровом варианте, что позволяет достичь максимума и информации о качестве терапии.
Рис. 1. Структурная схема экспертной системы.
Экспертная система имеет модульную структуру, которая включает в себя конструктор предметной области, исследовательский модуль и экспертный модуль.
Потребность в инсулине у каждого человека индивидуальна и меняется на протяжении суток. Добиться оптимальных показателей глюкозы крови можно при ежедневном её измерении от двух до шести раз. Для чего необходимо вести и анализировать дневник самоконтроля при необходимости постоянной коррекции режима лечения.
Для реализации электронной таблицы «Дневник диабетика» рекомендуется применять систему управления базами данных MSAccess, которая входит в профессиональный пакет MS Office. В этом случае каждый дневник создается в виде стандартного mbd-файла.
Исследовательский модуль содержит отобранные статистические функции и процедуры для проведения анализа вариабельности медико-физиологических данных: блок интеллектуального анализа данных (Data Mining), в основу которой положена концепция образов (паттернов) многомерных и многоаспектных взаимоотношений данных при условии полученных представлений о структуре изучаемых данных; блок мониторинга, который выполняет задачу интерпретации данных в реальном масштабе и блок планирования и прогнозирования, в котором используются параметрические модели.
Интерфейсный модуль является связующим звеном, который обеспечивает выбор режима и управляет работой подсистем и контролирует оптимальность проводимого лечения.
Средние значения изучаемых показателей по группам представлены в табл. 1 и на рис. 2-5.
Таблица 1. Средние значения групповых показателей и результаты статистического анализа
Примечание: * статистически значимое различие (p<0.05) по непараметрическому U-критерию Манна-Уитни.
Статистический анализ сравнительного эксперимента показал, что применение разработанной экспертной системы в мониторинге терапии приводит к статистически значимому (р<0,05) снижению среднесуточной гликемии и вариабельности содержания глюкозы в крови, а также уменьшению гипогликемий и гипергликемий, тем самым способствуя лучшей компенсации сахарного диабета.
Рис. 2. Сравнение исследуемых групп по показателю «среднесуточной гликемии».
Рис. 3. Сравнение исследуемых групп по показателю «размах среднесуточной гликемии».
Рис. 4. Сравнение исследуемых групп по показателю «количество гипергликемий».
Рис. 5. Сравнение исследуемых групп по показателю «количество гипогликемий».
Выводы. Разработанное программное и информационное обеспечение для самоконтроля при лечении гипертонической болезни, протекающей на фоне сахарного диабета показало эффективность и статистическую достоверность разработанных положений о процессе самоконтроля. Реализованый модульный программный комплекс, соответствующий современным требованиям технологии «клиент-сервер» способствует устойчивости системы к исключительным ситуациям и возможности интеграции с другими комплексами.