Совершенствование диагностики острых воспалительных заболеваний глотки средствами информационных технологий Ястремский Андрей Петрович

Краткое описание

Ястремский Андрей Петрович. Обоснование совершенствования диагностики острых воспалительных заболеваний глотки средствами информационных технологий: диссертация ... доктора Медицинских наук: 14.01.03 / Ястремский Андрей Петрович;[Место защиты: ФГБУ «Научно-клинический центр оториноларингологии Федерального медико-биологического агентства»], 2019
Совершенствование диагностики острых воспалительных заболеваний глотки средствами информационных технологий Ястремский Андрей Петрович
ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
доктор наук Ястремский Андрей Петрович
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Проблемы клинической диагностики острых воспалительных заболеваний глотки в современной литературе

1.2 Теоретические основы клинической диагностики с позиций использования информационных систем

1.2.1 Основные принципы создания экспертных систем

1.3 Вычислительные методы для разработки систем поддержки принятия врачебных решений

1.3.1 Нейронные сети

1.4 Состояние развития информационных систем поддержки принятия диагностических решений на современном этапе

1.4.1 Применение диагностических систем в оториноларингологии

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Характеристика клинического материала

2.2 Дизайн исследования

2.3 Методы извлечения знаний для разработки систем поддержки принятия врачебных решений

2.4 Программные средства и элементы для создания систем поддержки принятия врачебных решений

2.5 Управление базами данных

2.6 Методика социологического исследования

2.7 Методы статистической обработки данных

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ЗНАЧИМОСТИ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ

ПРИЗНАКОВ ЗАБОЛЕВАНИЙ ГЛОТКИ

2

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ ВРАЧЕБНЫХ РЕШЕНИЙ

4.1 Разработка системы поддержки принятия врачебных решений на принципах нейронной сети

4.2 Обучение системы поддержки принятия врачебных решений основанной на искусственной нейронной сети

4.3 Описание системы поддержки принятия врачебных решений

4.4 Технология работы системы поддержки принятия врачебных решений «ЛОР-Нейро»

4.5 Оценка клинической эффективности системы поддержки принятия врачебных решений с использованием искусственной нейронной сети

ГЛАВА 5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РИСКА РАЗВИТИЯ ОСЛОЖНЕНИЙ ПАРАТОНЗИЛЛЯРНОГО И ПАРАФАРИНГЕАЛЬНОГО АБСЦЕССОВ

5.1 Анализ предикторных переменных для прогноза вероятности развития паратонзиллярного абсцесса

5.2 Анализ предикторных переменных для прогноза вероятности развития парафарингеального абсцесса

5.3 Применение уравнения логистической регрессии для разработки прогноза вероятности развития абсцессов

5.3.1 Сравнительная оценка острого тонзиллита и паратонзиллита на основе уравнения логистической регрессии

5.3.2 Сравнительная оценка паратонзиллита и парафарингита на основе уравнения логистической регрессии

5.4 Описание программного обеспечения «LOR-Predictюn»

5.5 Клиническая оценка программного обеспечения «LOR-Prediction»

ГЛАВА 6. ИТОГИ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ

ВРАЧЕБНЫХ РЕШЕНИЙ В ПРАКТИКУ

6.1 Алгоритм диагностики и определения тактики лечения острых воспалительных заболеваний глотки

6.2 Социологический анализ

6.3 Результаты социологического исследования и их обсуждение

ГЛАВА 7. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Список литературы

Проблемы клинической диагностики острых воспалительных заболеваний глотки в современной литературе
Острые воспалительные заболевания глотки в клинической медицине являются распространёнными заболеваниями. Несмотря на достигнутые успехи современной медицины в диагностике и лечении этих заболеваний, отмечается выраженная и стойкая тенденция к увеличению количества больных с данной патологией [13; 128; 155; 227]. Экссудативно-нагноительные процессы в структуре острых заболеваний глотки занимают существенное место. К ним относятся паратонзиллярный, парафарингеальный и заглоточный абсцессы [11; 17; 91; 158; 213].
Возрастной диапазон пациентов с ПТ очень широк, он колеблется от 11 недель до 83 лет и более [92; 343]. Острый ПТ преимущественно встречается у людей молодого трудоспособного возраста от 15 до 30 лет [142; 144; 207; 248; 291], по мнению других исследователей - в возрастном диапазоне от 20 до 40 лет [262]. В детском возрасте ПТ страдают дети младшего и среднего школьного возраста в 77% случаев, остальные 23% - ясельного и дошкольного возраста [146]. У лиц старше 50-ти лет эти заболевания встречаются значительно реже [14; 177].
По мнению большинства авторов, ПТ развивается как у мужчин, так и у женщин. Однако по наблюдениям ряда ученых, у молодых мужчин ПТ встречается примерно в два раза чаще [91; 207; 344]. По наблюдениям, которые проводились на протяжении 10-ти лет (1999 2009 гг.), соотношение мужчин и женщин, страдающих ПТ, составило примерно 100/63 [262]. Воспалительный процесс чаще бывает односторонним. Двусторонний ПТ выявляется в 10-14% случаев [81; 144].
По клиническому течению различают ПТ острый, подострый, часто рецидивирующий и хронический (авторы). Так, В.Д. Драгомирецкий и соавторы (1982) различают три формы ПТ: передне-верхний, задний и боковой. В то же время ряд авторов выделяют 4 формы ПТ: передний (передне-верхний), задний, нижний и боковой (наружный) [155; 156; 157; 158].
Подобные классификации приводят следующие исследователи: В.Д Драгомирецкий (1982); А.М.Талышинский, В.Ф.Косенко (1978); Д.И.Тарасов (1978); A.M.Карел и соавт. (1987); А.И. Извин (2015).
Данные, представленные В.И. Ярошевич (1981), свидетельствуют о том, что наиболее часто встречаются передне-верхние ПТА (до 75% всех наблюдений), эти данные коррелируют с данными другого автора [157; 248]. Второе место по частоте занимает задний паратонзиллярный абсцесс, который отмечается в 8,6-16,5% случаев [177]. Нижний ПТА встречается в 0,5 - 7,3% случаев [76; 158]. Боковые абсцессы наблюдаются реже всего. Так, по данным Е.А.Покровской (1955), А.М.Талышинского и соавторов (1978), J.Kew, A.Ahuja с соавторами (1998), число таких наблюдений составило 0,5 - 4% случаев от общей массы заболевших паратонзиллитом.
Паратонзиллит наблюдается у 10-14% больных с острыми и хроническими тонзиллитами [29]. По нашим данным, у 82,4% больных ПТА развивается после первично перенесённой ангины и лишь у 17,6% - после очередного обострения хронического тонзиллита [94]. Условиями для развития воспалительного процесса в паратонзиллярном пространстве следует считать не только патологические изменения в миндалинах, но и иммунодефицитное состояние [60; 125]. Это состояние также способствует развитию повторных ПТА, частота которых у взрослых составляет 10-15% [324].
Микрофлора, вызывающая воспалительную реакцию в паратонзиллярной клетчатке, достаточно разнообразна. Чаще всего высеивается В-гемолитический стрептококк группы А (БГСА) [362]. В то же время, по мнению А.И.Извина (2015), при бактериологическом исследовании 154 больных ПТА зеленящий стрептококк определяется как превалирующий микроорганизм. Вместе с тем ряд авторов указывает на другие микробные ассоциации, которые также играют существенную роль при формировании ПТА [177; 266; 344]. Так, по данным Таукелевой С.А. (1997), при исследовании 120 пациентов у 36% из них была выделена анаэробная флора [213]. Однако по мнению Хафизовой Ф.А. с соавторами (2012), немаловажная роль в развитии ПА принадлежит вирусам. Так, в 72% случаев был выделен вирус Эпштейна-Барр [227].
ПТА возникает, как правило, вследствие проникновения инфекции за пределы капсулы миндалины в околоминдаликовую клетчатку. Этому может способствовать наличие определённых анатомических особенностей recessus palatinus, sinus Tourtuale, tonsilla interhalatina accessoria [145]. Иногда ПТ может иметь травматическое, одонтогенное или отогенное происхождение при интактной миндалине или быть следствием гематогенно-лимфогенного заноса возбудителей при различных общих острых инфекционных заболеваниях [142; 155; 177; 184;].
Вместе с тем Г.Ф. Назарова [1965], Б.С. Преображенский, Г.Н. Попова [1970], В.Т. Пальчун и соавт. [2012] считают, что паратонзиллярные абсцессы чаще развиваются как тонзилогенные осложнения у лиц, страдающих хроническим тонзиллитом.
К объективным симптомам ПТА относят: тризм жевательной мускулатуры, гнусавость голоса, гиперсаливацию, отек, инфильтрацию и гиперемию паратонзиллярной области, реакцию регионарных лимфоузлов. Момент формирования гнойного очага (обычно третий-пятый день заболевания) характеризуется появлением в глотке изменений, характерных непосредственно для той или иной формы заболевания [91; 220;]. Однако выраженность объективных симптомов в зеве зависит от стадии заболевания и места локализации абсцесса [94].
По морфологическим изменениям выделяют три формы паратонзиллита: отечную, инфильтративную и абсцедирующую [81; 146; 155; 166]. Как правило, при обращении к врачу отёчная форма диагностируется крайне редко, инфильтративная у 15 20% больных, в то время как в 80 85% случаев определяется абсцедирующая форма ПТА [157]. Однако по мнению Извина А.И. (2015), по клинико-морфологическим проявлениям при полном развитии паратонзиллярного абсцесса различные формы паратонзиллита выступают как стадии единого заболевания, которые заканчиваются формированием абсцесса [94].
Несмотря на выраженную клиническую картину различных форм заболевания, на практике могут встречаться как типичные формы острого паратонзиллита, так и различные промежуточные формы или их комбинации. В связи с этим возникают определенные трудности диагностики, обусловленные различной выраженностью объективных симптомов в зеве, стадией процесса и местом локализации гнойника [81; 84; 105; 146].
Поиски гнойного очага в зоне воспаления достаточно сложны. Дифференциальная диагностика ПА и инфильтративной формы, как правило, проводится при получении гнойного содержимого после пробной инцизии гнойника [61].
Клиническая картина всех форм паратонзиллярного абсцесса достаточно типична и подробно описана многими авторами. Заболевание обычно начинается остро, нередко - после перенесенной ангины. Самой частой жалобой является односторонняя боль в глотке при глотании. Интенсивность ее нарастает, что заставляет больного отказываться от приема пищи. Нередким симптомом является иррадиация боли в ухо, в дальнейшем присоединяются также симптомы, характерные для клиники ПА [91; 92; 94; 218; 300; 307].
Однако в отдельных случаях распознать паратонзиллит/паратонзиллярный абсцесс (ПТ/ПТА) достаточно сложно. Так, при диагностике бокового и заднего паратонзиллярного абсцесса возникают определённые трудности, связанные c менее выраженными клиническими проявлениями со стороны зева [155; 166; 213; 264]. Помимо этого, увеличивается риск развития таких осложнений, как парафарингит, распространённая флегмона шеи, медиастенит, аррозивное кровотечение. Кроме того, некоторые авторы выделяют развитие различных соматических изменений в организме, возникающих вследствие перенесённого паратонзиллита - острая ревматическая лихорадка, гломерулонефрит, миокардит, женское бесплодие и другие. Это также создаёт определённые трудности при выявлении ПТ/ПТА и может привести к серьёзным диагностическим ошибкам [62; 81; 88; 129; 133; 200; 296; 330; 365].
Картина крови при ПТА, как правило, характерна для показателей инфекционно-гнойного процесса, поэтому проводить диагностику между его формами по анализу крови достаточно сложно. В связи с этим при паратонзиллитах боковой и задней локализации проводят диагностическую пункцию [157].
Широкое распространение приобрело использование визуализирующих методов диагностики ПТ/ПТА. Ультразвуковое исследование (УЗИ) в диагностике ПТ/ПТА позволяет диагностировать ПТА в 90% случаев [265]. По мнению авторов, интраоральное ультразвуковое исследование отличается более высокой чувствительностью и специфичностью, что позволяет повысить точность распознавания ПТА и его форм в 89 - 100% случаев [280].
Важную роль в диагностике ПТ/ПТА играет компьютерная томография (КТ). Чувствительность данного метода составляет 100%, а специфичность 50% [83; 265; 275; 280].
Оценка значимости диагностических признаков заболеваний глотки
С целью разработки ЭС острых заболеваний глотки использована выборка пациентов (см. гл. 2, таб. 2.1). Каждая представленная нозологическая единица состоит из диагностических признаков (симптомов), которые являются одним из основополагающих элементов при постановке диагноза. Оценка клинических признаков проводилась на день поступления, на третий день и при выписке из стационара (7 12 дни). Для более удобной работы признаки были подразделены на группы, определённые по частоте встречаемости. В связи с этим разработаны критерии встречаемости признаков в данном заболевании, значение которых определялось в процентном соотношении: «мало встречаемые признаки» -частота встречаемости 10 50%, «умеренно встречаемые признаки» - частота встречаемости 51 80%, «часто встречаемые признаки» - частота встречаемости 81 100%.
Также были применены критерии встречаемости признаков представленных заболеваний в зависимости от их информативности: «неспецифические» или «незначимые» признаки (общая слабость, повышенная утомляемость, эмоциональная лабильность, лихорадка и др.) «специфические признаки» или «значимые» (например, боль с иррадиацией в ухо, усиливается при глотании с соответствующей стороны, подчелюстной лимфаденит и др.); «патогномоничные» признаки, которые характеризуют определенную болезнь и не встречаются ни при какой другой (преимущественно это местные симптомы, например симптомы, характерные для парафарингита, - отёк, инфильтрация боковой стенки глотки, отёк грушевидного синуса и др.) [141].
Кроме клинических симптомов, мы также использовали методы диагностического обследования (клинический и лабораторно-инструментальный) которые, по нашему мнению, так же играют существенную роль при постановке диагноза в представленных заболеваниях: возраст, пол, длительность заболевания, лабораторные данные - оценивались (общий анализ крови, лейкоцитарная формула, биохимические показатели С реактивный белок, общий анализ мочи).
При исследовании паратонзиллитов мы использовали классификацию, предложенную Драгомирецким В.Д. (1982) (глава 1.1).
Из представленной нами выборки пациентов с паратонзиллитами были выделены клинические формы согласно локализации воспалительного процесса. Проведено сравнение умеренно встречаемых и часто встречаемых признаков различных форм паратонзиллита. (таблица 3.1).
Сравнительный корреляционный анализ клинических признаков заболеваний выполнен с помощью таблиц сопряжённости с использованием методов непараметрической статистики Хи квадрат (2) и уровня значимости р 0,05. Данные таблицы 3.1, показывают, что при рассмотрении признака «жалобы» клинические признаки «болезненное открывание рта» (р = 0,026), «слюнотечение» (р 0,0001) статистически значимо характерны для передне-верхней формы паратонзиллита, в то же время клинический признак «гнусавость» (р = 0,575) встречается в высоком процентном соотношении во всех четырёх клинических формах заболевания, но не имеет статистически значимых отличий. Диагностические признаки «отёк в подчелюстной области» (р = 0,202) и «отёк в области m. sternocleidomastoideus в верхней трети» (р = 0,206) также не имеют статистически значимой разницы. Базовый предиктор «боль» имеет разные локализации симптомов, играющих значимую роль при постановке диагноза. Так, «боль при глотании справа/слева» является патогномоничным симптомом для всех форм паратонзиллита и не имеет статистически значимых различий. В то же время признак «боль в подчелюстной области» в наибольшем процентном значении встречается при «боковом паратонзиллите» (100,0%), однако он не имеет статистически значимой разницы с другими формами паратонзиллита. Признак «боль с иррадиацией в ухо» (р = 0,645) наиболее выражен при «нижнем паратонзиллите», но между тем не имеет статистически значимых различий в сравнении с представленными формами паратонзиллита. Признаки «дисфагия» (р = 0,223), «состояние средней степени тяжести» (р = 0,925) - типичны для всех форм паратонзиллита в высоком процентном соотношении, однако они также статистически незначимы.
Признак «вынужденное положение головы» является патогномоничным признаком для нижней локализации паратонзиллита, в то же время он не имеет статистически значимых различий в сравнении с другими формами паратонзиллита (р = 0,603). «Тризм жевательной мускулатуры» встречается с высокой вероятностью при всех формах паратонзиллита, однако он наиболее часто встречается при «заднем и боковом паратонзиллите» (р = 0,661), вместе с тем статистически значимой разницы между этими признаками не отмечается. Базовый предиктор «подчелюстные лимфатические узлы» «болезненны» (р = 0,975) и «увеличены» (р = 0,720) встречается в представленных формах паратонзиллита в достаточно высоком процентном соотношении, однако также не имеет статистически значимых различий, вместе с тем «верхние шейные лимфатические узлы» «болезненны» (р 0,0001), «увеличены» (р = 0,054) статистически значимо выражены при «заднем и боковом паратонзиллите».
Наиболее важное значение при диагностике паратонзиллита имеет базовый предиктор «слизистая зева». Признак «яркая гиперемия зева» встречается одинаково в высоком процентном соотношении при всех формах паратонзиллита, но без статистически значимых различий (р = 0,536). «Отёк передней нёбной дужки» является часто встречаемым симптомом при передне-верхнем паратонзиллите, разница - статистически значима в сравнении с другими формами паратонзиллита (р 0,0001). Наряду с этим «отёк инфильтрация задней дужки» и «отёк инфильтрация нижней части передней дужки» являются часто встречаемыми признаками при заднем и, соответственно, нижнем паратонзиллите (р 0,0001). Признаки «отёк, инфильтрация мягкого нёба», «смещение нёбной миндалины к средней линии», «отёк, инфильтрация околоминдаликовой клетчатки», «отёчность язычка мягкого нёба» статистически значимо выражены при передне верхней локализации паратонзиллита (р 0,0001). Базовый предиктор «слизистая глотки» включает в себя признак «яркая гиперемия» (р 0,0001), который характерен для всех форм паратонзиллита в высоком процентном соотношении, в то же время «отёк грушевидного синуса» (р 0,0001) статистически значим для «заднего паратонзиллита», что совпадает с данными [155; 213].
C целью разработки ЭС диагностики острых заболеваний глотки мы, учитывая, что «паратонзиллит» и «парафарингит» имеют сходные клинические признаки (симптомы), провели сравнение признаков часто и умеренно встречаемых признаков этих нозологических единиц с помощью таблиц сопряжённости (табл. 3.2).
Данные таблицы 3.2 иллюстрируют тот факт, что переменная «пол», признак «мужской» не имеет статистически значимой разницы при сравнении представленной пары заболеваний, однако признак возраст «21 30 лет» статистически значим для паратонзиллита (р 0,0001), в то время как возраст «41 50 лет» (р 0,0001), «51 60 лет» (р = 0,001), 61 и старше (р = 0,009) значим для парафарингита. Признак возраст «до 20 лет» (р = 0,173) и «31 40 лет» (р = 0,572) значимой разницы не имеют. Признак продолжительность заболевания «1 3 дня» значимо характерена для паратонзиллита (р 0,0001), в то время как признак продолжительность заболевания «4 7 дней» статистически значим для парафарингита (р 0,0001). Такие признаки, как «болезненное открывание рта» (р = 0,254), «слюнотечение» (р = 0,393) являются часто встречаемыми для парафарингита, однако признак «гнусавость голоса» (р = 0,009) характерен для паратонзиллита, а признак «приступы удушья» наиболее часто встречается при парафарингите и имеет статически значимые отличия в отношении паратонзиллита (р 0,0001). Базовый предиктор «отёк» представлен следующими признаками: «в подчелюстной области» (р = 0,006), «в области m. sternocleidomastoideus в верхней трети» (р = 0,039), «в области m. sternocleidomastoideus в средней трети» и «в области m. sternocleidomastoideus в нижней трети» (р 0,0001), которые значимо характерны для парафарингита. Базовый предиктор «боль» имеет следующие признаки: «при глотании», «в подчелюстной области» (р = 0,457), «с иррадиацией в ухо» (р = 0,463), которые специфичны для обеих форм и не имеют статистически значимых отличий. В то же время признаки «боль в области m. sternocleidomastoideus в верхней трети» (р = 0,029), «боль в области m. sternocleidomastoideus в средней трети» (р 0,0001) статистически значимо свойственны для парафарингита.
При оценке базового предиктора «состояние» мы определили наиболее часто встречаемый признак для паратонзиллита - «средней степени тяжести» (р 0,001), в то время как для парафарингита «тяжёлое» (р 0,001). Признак «тоны сердца приглушены», также статистически значим для парафарингита (р 0,0001).