Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СЕРДЦА

Изобретение относится к области медицины и медицинской техники и может быть использовано для оценки состояния сердечнососудистой системы (ССС) человека, в том числе для осуществления автоматизированной электронной диагностики посредством дистанционного мониторинга кардиологических данных человека, а также при профилактическом обследовании населения с целью выявления риска развития ишемической болезни сердца (ИБС).

Известен способ прогнозирования риска развития ишемической болезни сердца у рабочих с антракосиликозом (патент RU №2210304, опубл. 20.08.2003). Для осуществления способа у шахтеров с антракосиликозом определяют следующие маркеры: генетических маркеров системы АВО; типа ушной серы; показателей роста; конситуциоционально-морфологического типа (КМТ); наличия диагональной складки мочки уха (ДСМУ); наличие или отсутствие артериальной гипертонии (АГ), сахарного диабета (СД), отягощенной по ишемической болезни сердца наследственности, избыточной массы тела (ИМТ) по индексу Кетле, отношения окружности талии к окружности бедер (ОТ/ОБ), гиперхолестеринемии, (ГХС), гипер β-липопротеинемии (гипер β-ЛП), ряд фенотипических признаков - цвет волос, наличие облысения, ранней седины, цвет радужки, форма мочки уха, соотношение II и IV пальцев правой кисти, группу крови резус. Далее в зависимости от полученного значения каждого маркера по нему назначают прогностический коэффициент, вычисляемый на основе метода байесовских оценок и метода правдоподобия Вальда. Затем все прогностические коэффициенты складывают и при значении суммы прогностических коэффициентов (+5) баллов и выше прогнозируют высокий риск развития ИБС у шахтеров с антракосиликозом. Способ обладает ограниченностью применения, так как не позволяет осуществлять оценку риска развития ИБС у пациентов, не относящихся к группе шахтеров с антракосиликозом.

Наиболее близким по технической сущности является способ прогнозирования риска развития ишемической болезни сердца (патент RU №2345701, опубл. 10.02.2009), заключающийся в том, что определяют наличие следующих факторов риска: психоэмоциональный стресс; артериальная гипертония; возраст - старше 50 лет; дислипидемия - повышение содержания холестерина, триглицеридов и β-липопротеидов; поведенческий тип А в анамнезе, присутствие каждого из признаков оценивают как 1 балл, а отсутствие - 0 баллов. Далее рассчитывают по формуле показатель риска (А):

А=0,043+0,631·стресс+0,129-АГ+0,154·возраст старше 50 лет+0,077-дислипидемия+0,234-повед. тип А

Если показатель А равен 0,043-0,451 усл.ед. - то риск развития ишемической болезни сердца расценивают как низкий, от 0,452 до 0,859 - как средний, от 0,860 до 1,268 - как высокий.

Основным недостатком прототипа является недостаточно высокая достоверность прогноза. Упомянутый недостаток прототипа обусловлен тем, что при расчете оценки риска развития ИБС не учитывают такие показатели, как: результаты ЭКГ-исследований в форме диагностических заключений, которые в основном используют во врачебной практике при диагностике ИБС; а также нет более подробной классификации используемых факторов риска. Так, например, по фактору риска возраста учитывают только число лет более или менее 50 лет, при этом не учитывают тот факт, что риск развития ИБС при возрасте в 45 лет больше, чем в возрасте 20 лет, особенно для пациентов мужского пола. Также недостаток прототипа обусловлен тем, что не вычисляют количественное значение вероятности риска развития ИБС, а дают в конечном итоге качественную оценку риска развития ИБС (низкий, средний, высокий риски), что не позволяет врачу-кардиологу однозначно интерпретировать полученные данным способом результаты и решить на основе этих данных, есть у пациента ИБС или нет.

Задача заключается в создании способа диагностики ишемической болезни сердца, свободного от недостатка прототипа.

Технический результат заключается в увеличении достоверности диагностики ИБС за счет вычисления количественной оценки вероятности наличия ИБС на основе классификации состояния сердечнососудистой системы (ССС) человека по факторам риска, симптомам, заключениям по ЭКГ-исследованию, диагностические признаки (далее ДП) которых классифицируют по группам, где группа 1 - ДП не определен, группа 2 - ДП есть, группа 3 - ДП нет, а для ряда ДП классифицируют дополнительные группы.

Требуемый технический результат при решении поставленной задачи достигается посредством того, что в отличие от прототипа:

1) применяют более подробную классификацию по тем факторам риска развития ИБС, которые используют в прототипе, что позволяет более точно оценивать их вклад в увеличение или уменьшение риска развития ИБС;

2) используют в отличие от прототипа дополнительные диагностические признаки факторов риска, симптомов и заключения по ЭКГ исследованию, что позволяет дифференцировать различные, в том числе и сердечнососудистые, заболевания, имеющие сходную клиническую картину с ИБС, что уменьшает число ложноположительных диагнозов ИБС, то есть увеличивает достоверность окончательного диагноза ИБС.

3) даже в случае недостаточности первичных ДП пациента позволяет поставить предварительный диагноз риска развития ИБС, с последующим его уточнением и увеличением достоверности по мере сбора дополнительных диагностических признаков.

Способ диагностики ишемической болезни сердца (ИБС), как и в прототипе, осуществляют путем определения наличия факторов риска (ФР), по которым классифицируют состояние сердечнососудистой системы (ССС) человека: психоэмоциональный стресс; артериальная гипертония (АГ); возраст; дислипидемия - повышение содержания холестерина, триглицеридов и β-липопротеидов; поведенческий тип в анамнезе.

При этом применяют более подробную классификацию указанных ФР:

- «психоэмоциональный стресс» классифицируют по группам: 1 - не определен; 2 - есть; 3 - нет;

- «артериальная гипертония» классифицируют по группам согласно классификации JNC-VI: 1 - не определена; 2 - оптимальное артериальное давление (далее АД), т.е систолическое артериальное давление (далее САД) меньше 120 мм рт.ст. и диастолическое артериальное давление (далее ДАД) меньше 80 мм рт.ст.; 3 - нормальное АД, т.е. САД 120-129 и ДАД 80-84 мм рт.ст.; 4 - высоконормальное АД, т.е. САД 130-139 и ДАД 85-89 мм рт.ст.; 5 - первая степень артериальной гипертонии, т.е. САД 140-159 и ДАД 90-99; 6 - вторая степень артериальной гипертонии, т.е. САД 160-179 и ДАД 100-109; 7 - третья степень артериальной гипертонии, т.е. САД больше 180 и ДАД больше 110; 8 - Изолированная систолическая гипертония, т.е. САД не менее 140 и ДАД не менее 90;

- «возраст» классифицируют по группам: 1 - не определен; 2 - 0-17 лет; 3 - 18-44 лет; 4 - 45-64 лет; 5 - 65-74 лет; 6 - 75-84 лет; 7 - >85 лет;

- «дислипидемия» классифицируют по группам: 1 - не определена; 2 - есть; 3 - нет;

- «поведенческий тип в анамнезе» классифицируют по группам: 1 - не определен; 2 - тип А; 3 - тип Б.

Кроме того, в отличие от прототипа при диагностике ИБС дополнительно классифицируют следующие диагностические признаки (ДП) факторов риска, симптомов и заключений по ЭКГ исследованию по соответствующим им группам:

- факторы риска:

1) ДП «пол», классифицируют по группам: 1 - не определен; 2 - мужской; 3 - женский;

2) ДП «сахарный диабет»: 1 - не определен; 2-I тип; 3-II тип; 4 - нет;

3) ДП «курение»: 1 - не определено; 2 - курит; 3 - не курит;

4) ДП «ожирение»: 1 - не определено; 2 - выраженный дефицит массы тела, при индексе массы тела (ИМТ)<16 кг/м²; 3 - нормальные и пограничные значения массы тела, при 16≤ИМТ≤30 кг/м²; 4 - ожирение, при ИМТ>30 кг/м²;

5) ДП «гиподинамия» (низкая двигательная активность): 1 - не определена; 2 - есть; 3 - нет;

6) ДП «потребление алкоголя»: 1 - не определено; 2 - не употребляет алкоголь; 3 - умеренное потребление (до 30 г в день в пересчете на чистый этанол); 4 - частое потребление алкоголя (≥30 г в день в пересчете на чистый этанол);

7) ДП «отягощенная по ИБС наследственность»: 1 - не определено; 2 - ИБС не болели оба родителя; 3 - ИБС болел один из родителей; 4 - ИБС болели оба родителя;

- симптомы:

8) ДП «наличие болей»: 1 - не определена; 2 - болезненных ощущений не возникает; 3 - есть боли;

9) ДП «длительность боли без использования обезболивающих»: 1 - не определена или болезненных ощущений не возникает; 2 - до 15 минут; 3 - 15 и более минут;

10) ДП «действие обезболивающих медикаментов на боль»: 1 - не определена или болезненных ощущений не возникает; 2 - нитраты не эффективны при купировании боли; 3 - боли прекращаются при использовании нитратов;

11) ДП «локализация болей»: 1 - не определена или болезненных ощущений не возникает; 2 - боль за грудиной; 3 - боли в животе; 4 - боли в горле; 5 - боли в руке; 6 - боли в лопатке; 7 - боли в нижней челюсти; 8 - боли в других частях тела;

12) ДП «условия начала возникновения болей»: 1 - не определена или болезненных ощущений не возникает; 2 - уже при положении стоя; 3 - при начале ходьбы; 4 - при начале повышенных физических нагрузок (бег, перенос тяжестей и т.п.);

13) ДП «повышенное потоотделение без видимой причины»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

14) ДП «одышка»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

15) ДП «потеря сознания»: 1 - не определено; 2 - было; 3 - не было;

16) ДП «пациент перенес инфаркт миокарда ранее»: 1 - не определено; 2 - да; 3 - нет;

17) ДП «расстройства пищеварения (изжога, тошнота, колики)»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

18) ДП «наличие головокружений»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 -нет;

- заключения по ЭКГ исследованию:

19) ДП «нормальный синусовый ритм»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

20) ДП «синусовая брадикардия»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

21) ДП «эктопический предсердный ритм»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

22) ДП «миграция водителя ритма»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

23) ДП «АВ-узловой ритм»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

24) ДП «ускоренный идиовентрикулярный ритм»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

25) ДП «синусовая тахикардия»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

26) ДП «мерцательная аритмия»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

27) ДП «трепетание предсердий»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

28) ДП «пароксизмальная АВ-узловая реципрокная тахикардия»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

29) ДП «ортодромная наджелудочковая тахикардия при синдроме WPW»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

30) ДП «предсердная тахикардия (автоматическая или реципрокная внутрипредсердная)»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

31) ДП «синоатриальная реципрокная тахикардия»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

32) ДП «атипичная форма пароксизмальной АВ-узловой реципрокной тахикардии»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

33) ДП «ортодромная наджелудочковая тахикардия с замедленным ретроградным проведением»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

34) ДП «политопная предсердная тахикардия»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

35) ДП «пароксизмальная предсердная тахикардия с АВ-блокадой»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

36) ДП «желудочковая тахикардия»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

37) ДП «наджелудочковая тахикардия с аберрантным проведением»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

38) ДП "пируэтная тахикардия»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

39) ДП «фибрилляция желудочков»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

40) ДП «аберрантное проведение»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

41) ДП «ЭКГ при тахикардиях с широкими комплексами QRS»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

42) ДП «предсердные экстрасистолы»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

43) ДП "блокированные предсердные экстрасистолы»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

44) ДП «АВ-узловые экстрасистолы»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

45) ДП «желудочковые экстрасистолы»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

46) ДП «замещающие АВ-узловые сокращения»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

47) ДП «замещающие идиовентрикулярные сокращения»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

48) ДП «синоатриальная блокада»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

49) ДП «АВ-блокада 1 степени»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

50) ДП «АВ-блокада 2 степени типа Мобитц I (с периодикой Венкебаха)»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

51) ДП «АВ-блокада 2 степени типа Мобитц II»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

52) ДП «полная АВ-блокада»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

53) ДП «положение электрической оси сердца»: 1 - не определено; 2 - нормальное положение (от 0° до +90°); 3 - отклонение вправо (от +91° до +180°); 4 - резкое отклонение вправо (от +181° до +269°); 5 - отклонение влево (от +270° до +329°); 6 - допустимое отклонение от нормального положения (от +330° до +359°);

54) ДП «нормальная ЭКГ в 12 отведениях»: 1 - не определено; 2 - нормальная; 3 - не нормальная;

55) ДП «блокада передней ветви левой ножки пучка Гиса»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

56) ДП «блокада задней ветви левой ножки пучка Гиса»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

57) ДП «неполная блокада левой ножки пучка Гиса»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

58) ДП «неполная блокада правой ножки пучка Гиса»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

59) ДП «блокада правой ножки пучка Гиса»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

60) ДП «блокада левой ножки пучка Гиса»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

61) ДП «блокада правой ножки пучка Гиса и одной из ветвей левой ножки пучка Гиса»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

62) ДП «нарушение внутрижелуд очковой проводимости»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

63) ДП «гипертрофия левого желудочка»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

64) ДП «гипертрофия правого желудочка»: 1 - не определено; 2 - нет; 3 - Тип А; 4 - Тип В; 5 - Тип С;

65) ДП «гипокалиемия»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

66) ДП «гиперкалиемия»: 1 - не определено; 2 - нет; 3 - Легкая (5,5-6,5 мэкв/л); 4 - Умеренная (6,5-8,0 мэкв/л); 5 - Тяжелая (9-11 мэкв/л);

67) ДП «гипокальциемия»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

68) ДП «гиперкальциемия»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

69) ДП «фибрилляция предсердий»: 1 - не определено; 2 - есть; 3 - нет;

70) ДП «снижен вольтаж зубцов»: 1 - не определено; 2 - нет; 3 - да, в стандартных отведениях; 4 - да, в большинстве отведений;

71) ДП «неспецифические изменения процессов реполяризации»: 1 - не определено; 2 - нет, не наблюдается; 3 - да (без локализации); 4 - да, в верхушечной нижнебоковой стенке.

Далее определяют условные вероятности наличия и отсутствия ИБС у каждого конкретного пациента в соответствии с соотношением:

где:

Р(A_i|В) - условная вероятность истинности гипотезы А; при наступлении события В, при этом В - событие, соответствующее ситуации, когда была произведена классификация состояния ССС определенного пациента по группам диагностических признаков, то есть факторов риска, симптомов, заключений по ЭКГ исследованию, соответствующее формальному описанию текущего состояния ССС пациента; а A_i - гипотеза, соответствующая предположению об альтернативе наличия или отсутствия ИБС у пациента, где i=1 - болен ИБС; i=2 - не болен ИБС, при этом всегда выполняется тождество P(Ai|B)+P(A2|B)=l;

Р(A_i) - априорная вероятность истинности гипотезы A_i, вычисляют в соответствии с соотношением:

где a _jki - число пациентов в обучающей выборке, чье состояние ССС было классифицировано по j-му ДП ИБС в k-ю группу, и у них было зафиксировано выполнение i-й гипотезы.

j - номер ДП ИБС в формальном описании текущего состояния ССС пациента;

k - номер группы j-го ДП, которому соответствует формальное описание текущего состояния ССС пациента;

B_jk - событие, соответствующее классификации состояния ССС пациента в k-ю группу j-го ДП;

P(B_jk|A_i) - условная вероятность наступления события (B_jk) проведения классификации состояния ССС пациента в k-ю группу j-го ДП при истинности i-й гипотезы (A_i), которую вычисляют в соответствии с соотношением:

где K_j - общее число групп у j-го ДП.

Далее на основании найденных с помощью соотношения (1) значений Р(A₁|B) определяют величину условной вероятности наличия ИБС P(A₁|B) или отсутствия ИБС Р(А₂|В) у конкретного пациента на момент проведения диагностики.

Затем на основании вычисленных данных делают один из следующих выводов:

- ставят диагноз «болен ИБС» при выполнении условия P(A₁|B)≥0,8;

- ставят диагноз «не болен ИБС» при выполнении условия Р(А₂|В)≥0,8;

- собирают дополнительные данные о состоянии ССС пациента по ДП, у которых при классификации была выбрана группа 1 - «не определена», в случае невыполнения условия P(A₁|B)≥0,8 и условия Р(А₂|В)≥0,8, и производят вычисления повторно до достижения выполнения заданного условия.

Данное изобретение позволяет осуществлять диагностику ИБС не только при полной совокупности данных, но и в случае неопределенности, когда по ряду диагностических признаков из-за нехватки данных невозможно однозначно классифицировать состояние ССС человека и для этих ДП выбирают группу №1 «Не определено» (k=1). В этом случае вычисляют предварительную оценку вероятностей наличия или отсутствия ИБС до получения результатов более долговременных диагностических процедур. Возникающую при этом дополнительную погрешность в вычислениях устраняют позже, по мере получения недостающих диагностических признаков и пересчета величин условных вероятностей наличия и отсутствия ИБС с учетом новых данных.

Примеры конкретного осуществления.

1. Пациент №4: на момент диагностики имел следующие показатели:

возраст 58 лет (ДП «Возраст», группа №4); женский пол (ДП «Пол», группа №3); болеет сахарным диабетом первой степени (ДП «Сахарный диабет», группа №2); не курит (ДП «Курение», группа №3); нормальная масса тела (ДП «Ожирение», группа №3); не употребляет алкоголь (ДП «Потребление алкоголя», группа №2); результаты измерения АД соответствуют первой степени артериальной гипертонии (ДП «Артериальная гипертония», группа №5); не наблюдают беспричинного повышенного потоотделения (ДП «Повышенное потоотделение без видимой причины», группа №3); наблюдают одышку (ДП «Одышка», группа №2); пациент перенес ранее инфаркт миокарда (ДП «Пациент перенес инфаркт миокарда ранее», группа №2); есть расстройства пищеварения (ДП «Расстройства пищеварения (изжога, тошнота, колики)», группа №2); есть головокружения (ДП «Наличие головокружений», группа №2); заключения по ЭКГ: нормальный синусовый ритм (ДП «Нормальный синусовый ритм», группа №2); ЭКГ не является нормальной в 12 отведениях (ДП «Нормальная ЭКГ в 12 отведениях», группа №3); гипертрофия левого желудочка (ДП «Гипертрофия левого желудочка», группа №2); неспецифические изменения процессов реполяризации в верхушечной нижнебоковой стенке (ДП «Неспецифические изменения процессов реполяризации», группа №4). По остальным ДП была выбрана группа №1.

В результате вычисления условных вероятностей наличия и отсутствия ИБС в соответствии с соотношением (1) были получены следующие величины: P(A₁|B)=0,8893; Р(А₂|В)=0,1107, что соответствует выводу о наличии ИБС. В результате диагностики данного пациента врачом-кардиологом был поставлен диагноз, что у него есть ИБС.

2. Пациент №8: на момент диагностики имел следующие показатели:

возраст 55 лет (ДП «Возраст», группа №4); женский пол (ДП «Пол», группа №3); не курит (ДП «Курение», группа №3); нормальная масса тела (ДП «Ожирение», группа №3); низкую двигательную активность не наблюдают (ДП «Гиподинамия (низкая двигательная активность)», группа №3); не употребляет алкоголь (ДП «Потребление алкоголя», группа №2); результаты измерения АД соответствуют второй степени артериальной гипертонии (ДП «Артериальная гипертония», группа №6); есть головные боли, возникающие при повышенных физических нагрузках и проходящие более чем через 15 минут, если не использовать обезболивающие (ДП «Наличие болей», группа №3; ДП «Длительность боли без использования обезболивающих», группа №3; ДП «Локализация болей», группа №8; ДП «Условия начала возникновения болей», группа №4); не наблюдают беспричинного повышенного потоотделения (ДП «Повышенное потоотделение без видимой причины», группа №3); наблюдают одышку (ДП «Одышка», группа №2); у пациента ранее не было инфаркта миокарда (ДП «Пациент перенес инфаркт миокарда ранее», группа №3); есть расстройства пищеварения (ДП «Расстройства пищеварения (изжога, тошнота, колики)», группа №2); есть головокружения (ДП «Наличие головокружений», группа №2); заключения по ЭКГ: нормальный синусовый ритм (ДП «Нормальный синусовый ритм», группа №2); ЭКГ не является нормальной в 12 отведениях (ДП «Нормальная ЭКГ в 12 отведениях», группа №3); блокада передней ветви левой ножки пучка Гиса (ДП «Блокада передней ветви левой ножки пучка Гиса», группа №2); неспецифические изменения процессов реполяризации в верхушечной нижнебоковой стенке (ДП «Неспецифические изменения процессов реполяризации», группа №4). По остальным ДП была выбрана группа №1.

В результате вычисления условных вероятностей наличия и отсутствия ИБС в соответствии с соотношением (1) были получены следующие величины: P(A₁|B)=0,0132; Р(А₂|В)=0,9868, что соответствует выводу об отсутствии ИБС. В результате диагностики данного пациента врачом-кардиологом был поставлен диагноз, что у него нет ИБС.

Изобретение также позволяет проводить мониторинг состояния сердечнососудистой системы человека путем осуществления дистанционной передачи кардиологических данных с помощью телемедицинских технологий на рабочее место врача-кардиолога, например дистанционная передача ЭКГ сигнала методом транстелефонной передачи данных;

предварительное самотестирование пациента через Интернет, что дает возможность оказания дистанционной медицинской помощи группам населения, находящимся в труднодоступных регионах. Также изобретение позволяет уменьшить временные затраты на постановку диагноза посредством того, что вычисляют предварительную оценку вероятности наличия или отсутствия ИБС у пациентов, для которых затруднен процесс сбора всех необходимых кардиологических данных. В этом случае оценку наличия ИБС вычисляют на основании тех данных, которые удалось собрать, что позволяет увеличить шанс благоприятного лечения болезни за счет раннего начала лечебных мероприятий. По мере получения недостающих диагностических признаков осуществляют перерасчет величины вероятностей наличия ИБС с целью устранения возникающей из-за неопределенности погрешности в вычислениях.