Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЯЖЕСТИ ТЕЧЕНИЯ ТРИХИНИЛЛЁЗА

Изобретение относится к области медицины, в частности к области инфекционных болезней, и может быть использовано для раннего выявления тяжести течения трихинеллеза.

Тяжесть болезни зависит в первую очередь от интенсивности инвазии. Чем больше больные употребляют мяса, зараженного личинками трихинелл, тем тяжелее протекает заболевание и тем выше летальность (Бронштейн А.М., Лучшев В.И., 1995; Pozio Е., Varese P., Morales М.А., 1993).

Тяжесть течения болезни находится в обратной зависимости от длительности инкубационного периода: при инкубации около недели (6-10 дней) наблюдается тяжелое течение трихинеллеза; при инкубации 2-3 недели (12-23 дня) - течение средней тяжести; при более длительной (4-5 недель) инкубации наблюдается легкое или субклиническое течение болезни (Бронштейн A.M., 2003).

Для субклинического течения трихинеллеза характерны: субфебрильная температура; слабо выраженные миалгии; незначительная пастозность лица; эозинофилия 7-12%; продолжительность болезни не более недели (Бронштейн A.M., Сергиев В.П., Полетаева О.Г., Тумольская Н.И. и др., 2003).

Легкое течение трихинеллеза характеризуется: длительным (свыше 3-х недель) инкубационным периодом; быстрым - в течение 1-4, редко 5-7 дней (3-4-я неделя инвазии), подъемом температуры продолжительностью не более недели; быстрым развитием отечного синдрома, продолжительность которого составляет 1-2, редко - 3 недели; умеренно выраженным мышечным синдромом, динамика которого соответствует динамике лихорадки; умеренной эозинофилией крови (не выше 20%) с максимумом на седьмой неделе после заражения (4 неделя болезни); отсутствием органных поражений; продолжительность болезни составляет 2 недели без специального лечения (Бронштейн A.M., Сергиев В.П., Полетаева О.Г., Тумольская Н.И. и др., 2003).

Трихинеллез средней тяжести характеризуется: инкубационным периодом 2-3 недели; быстрым - в течение 1-4-х дней, возникновением и нарастанием лихорадки до 39°C, продолжительность которой обычно не превышает двух недель; быстрым возникновением и нарастанием отечного синдрома продолжительностью 1-2, редко - 3 недели; выраженным мышечным синдромом; частым возникновением кожных высыпаний; гиперэозинофилией крови свыше 20%, максимальный уровень которой достигается к 3-й неделе болезни; умеренным лейкоцитозом (10-14×10⁹/л); отсутствием тяжелых органных поражений (Бронштейн A.M., Сергиев В.П., Полетаева О.Г., Тумольская Н.И. и др., 2003).

Трихинеллез тяжелого течения характеризуется: коротким (менее 2 недель) инкубационным периодом; длительной (свыше 2 недель) и высокой (39°C и выше) лихорадкой; постепенно нарастающим выраженным отечным синдромом, обусловленным электролитными нарушениями, микроциркуляторными расстройствами, изменением проницаемости стенок мелких сосудов, резкой гипоальбуминемией, а также нарушением кровообращения по большому кругу; выраженным мышечным синдромом в виде интенсивных миалгий, а в особо тяжелых случаях - мышечных контрактур с почти полной обездвиженностью больного; высоким лейкоцитозом - до 20×10⁹/л; гиперэозинофилией до 50% и более (при крайне тяжелом течении болезни наблюдается низкое содержание эозинофилов и даже анэозинофилия). При «злокачественном» течении трихинеллеза с инкубацией менее 3 дней наблюдаются: высокая лихорадка; быстрое развитие генерализованных отеков; миалгии с мышечными контрактурами, иногда - миастения; возможна быстрая (в течение нескольких дней) гибель больных в результате язвенно-некротических поражений кишечника и кровотечения (Финогеев Ю.П., Лобзин Ю.В., Винакмен Ю.А. и др., 2001; Бронштейн A.M., Сергиев В.П., Полетаева О.Г., Тумольская Н.И. и др., 2003).

В зависимости от выраженности признаков болезни: лихорадки, отеков лица, мышечных болей, эозинофилии крови - и наличия осложнений (миокардит, пневмония, менингоэнцефалит, флебиты и др.) различают следующие клинические формы: легкую, средней тяжести (неосложненный трихинеллез), тяжелую и очень тяжелую (осложненный трихинеллез, иногда с летальным исходом) (Сергиев В.П., Лобзин Ю.В., Козлов С.С., 2006).

Недостатками всех перечисленных выше признаков является затрачиваемое длительное время для определения тяжести течения трихинеллеза, а также невысокая точность. Из анамнеза крайне сложно установить, сколько пациент употреблял в пищу мяса, зараженного личинками трихинелл, кроме того, зачастую больной не может назвать точную дату употребления инвазированного мяса, и значит, невозможно установить длительность инкубационного периода. Особенно сложно определить вероятность развития тяжелого течения в начальном периоде заболевания.

Цель изобретения: разработка модели прогноза тяжести течения трихинеллеза у больных в остром периоде заболевания на основании минимального, но достаточного числа наиболее простых и всегда исследуемых симптомов и синдромов, не требующих высокой квалификации врачебного персонала и высокотехнологичных инструментальных методов исследования.

Способ реализуют следующим образом. На основании данных о максимальной температуре тела, наличия отеков лица, наличия эозинофилии, наличия признаков миокардита и наличия боли при движение языка, эти признаки позволяют определить линейно-дискриминантную функцию (ЛДФ) по формулам:

ЛДФ1=-6+6,9×Х1+(-2,6×X3)+0,9×Х4+2×Х5+(-1,9×Х2)

ЛДФ2=-15+13,4×Х1+(-1,4×X3)+1,1×Х4+3,4×Х5+(-3,7×Х2)

ЛДФ3=-29,8+19,1×Х1+(-4,2×X3)+3,3×Х4+3,8×Х5+(-3×Х2)

где

и при ЛДФ₁>ЛДФ₂, ЛДФ₃ у больных полагают легкую степень тяжести трихинеллеза;

при ЛДФ₂>ЛДФ₁, ЛДФ₃ у больных полагают среднюю степень тяжести трихинеллеза;

при ЛДФ₃>ЛДФ₁ ЛДФ₂ у больных полагают тяжелую степень тяжести трихинеллеза.

Приводим примеры практической реализации:

Больная X. - 26 лет (городская клиническая инфекционная больница МУ 350015), жительница г. Краснодара. Поступила 13 ноября 2007 года на 16-й день болезни с жалобами на слабость, подъем температуры, боль в мышцах, головную боль. Считает себя больной с 4 ноября, когда отметила слабость, недомогание, боль в мышцах. С 10 ноября состояние ухудшилось, поднялась температура до 37,5°C, наросла слабость, усилилась боль в мышцах, появились отеки на лице и конечностях. Эпидемиологический анамнез: из семейного очага трихинеллеза, несколько членов семьи лечатся в инфекционной больнице. Употребляли мясо собственного приготовления от дикого кабана.

Состояние при поступлении удовлетворительное, температура тела 39,1°C, сознание ясное, жалуется на болезненность при движении языка и конечностей, выраженная болезненность при пальпации икроножных мышц. Отечность лица, отеки конечностей. В легких дыхание везикулярное, хрипов нет. Тоны сердца - приглушены, ритм правильный, ЧСС - 100 уд/мин, АД=110/85 мм рт.ст. Живот мягкий, при пальпации безболезненный. Мочевыделительная система без патологии. Стул оформленный. Менингеальные симптомы отрицательные. После осмотра проведено первичное лабораторное обследование (клинический, биохимический анализы крови, общий анализ мочи).

Выявлены изменения на ЭКГ (на фоне низких цифр артериального давления, выраженная синусная тахикардия, нарушение реполяризации левого желудочка),

Результаты лабораторных исследований при поступлении в отделение:

клинический анализ крови:

× лейкоциты - 16,6×10⁹/л

× СОЭ - 42 мм/час

× лейкоцитарная формула (эозинофилы - 51%, палочкоядерные лейкоциты - 14%, сегментоядерные - 13%, лимфоциты - 19%, моноциты - 3%)

× гемоглобин - 140 г/литр

биохимические анализы:

× билирубин - 43 ммоль/л

×АлАТ - 124 ед/литр

×АсАТ - 107 ед/литр

×КФК-МВ - 572 ед/литр

×ЛДГ - 630 ед/литр

× глюкоза - 4,7 ммоль/литр

моча:

× белок - 0,03 г/литр

× глюкоза - 0

× лейкоциты 4-5 в п.з.

× эритроциты - 3-6 в п.з.

× цилиндры - гиалиновые 2-3 в п.з.

рентгенологическое исследование легких: без патологических изменений.

У пациента имели место такие важные прогностические признаки, как максимальная температура тела, отеки лица, эозинофилия, боль при движении языка, миокардит.

Для определения степени тяжести решаем задачи по формулам ЛДФ подставляем значения признаков, включенных в модель, полученных при обследовании конкретного больного, и производили решение уравнений.

ЛДФ1=-6+6,9×3+(-2,6×1)+0,9×1+2×3+(-1,9×2)=15,2

ЛДФ2=-15+13,4×3+(-1,4×1)+1,1×1+3,4×3+(-3,7×2)=27,7

ЛДФ3=-29,8+19,1×3+(-4,2×1)+3,3×1+3,8×3+(-3×2)=32

Из дифференциальной задачи видим, что ЛДФ3>ЛДФ1 и ЛДФ2, значит, у больных предполагаем тяжелое течение трихинеллеза;

Таким образом, относим данного больного к той группе больных, для которых значение ЛДФ наибольшее, то есть, к 3 группе с тяжелой степенью трихинеллеза. Таким образом, прогнозируемый исход совпал с реальным. Пациент был выписан с диагнозом: «Трихинеллез. Степень тяжести - тяжелая. Осложнения - миокард».

Больной Н. - 30 лет (городская клиническая инфекционная больница МУ 350015), житель Краснодарского края. Поступил 2 февраля 2009 года на 5-й день болезни с жалобами на слабость, подъем температуры, головную боль. Считает себя больным с 28 января, когда отметил слабость, недомогание. С 31 января состояние ухудшилось, поднялась температура до 37,3°C, появились отеки на лице. Эпидемиологический анамнез: Употребляет мясо собственного приготовления от домашних животных.

Состояние при поступлении удовлетворительное, температура тела 38,5°C, сознание ясное, жалуется на болезненность в мышцах. Отечность лица. В легких дыхание везикулярное, хрипов нет. Тоны сердца - без патологии, ритм правильный, ЧСС - 90 уд/мин, АД=120/80 мм рт.ст. Живот мягкий, при пальпации безболезненный. Мочевыделительная система без патологии. Стул оформленный. Менингеальные симптомы отрицательные. После осмотра проведено первичное лабораторное обследование (клинический, биохимический анализы крови, общий анализ мочи).

1) Выявлены изменения на ЭКГ (выраженная синусная тахикардия, нарушение реполяризации левого желудочка),

Результаты лабораторных исследований при поступлении в отделение:

2) клинический анализ крови:

× лейкоциты - 15,1×10⁹/л

× СОЭ - 23 мм/час

× лейкоцитарная формула (эозинофилы - 22%, палочкоядерные лейкоциты - 10%, сегментоядерные - 39%, лимфоциты - 27%, моноциты - 2%)

× гемоглобин - 150 г/литр

3) биохимические анализы:

× билирубин - 37 ммоль/л

× АлАТ - 67 ед/литр

× АсАТ - 91 ед/литр

× КФК-МВ - 210 ед./литр

× ЛДГ - 167 ед/литр

× глюкоза - 4,2 ммоль/литр

4) моча:

× белок - 0,03 г/литр

× глюкоза - 0

× лейкоциты 2-4 в п.з.

× эритроциты - 3-5 в п.з.

× цилиндры - гиалиновые 2-4 в п.з.

5) рентгенологическое исследование легких: без патологических изменений.

У пациента имели место такие важные прогностические признаки, как максимальная температура тела, отеки лица, эозинофилия, миокардит.

Для определения степени тяжести решаем задачи по формулам ЛДФ, подставляем значения признаков, включенных в модель, полученных при обследовании конкретного больного, и производили решение уравнений.

ЛДФ1=-6+6,9×2+(-2,6×1)+0,9×0+2×2+(-1,9×1)=7,3

ЛДФ2=-15+13,4×2+(-1,4×1)+1,1×0+3,4×2+(-3,7×1)=13,5

ЛДФ3=-29,8+19,1×2+(-4,2×1)+3,3×0+3,8×2+(-3×1)=8,8

Из дифференциальной задачи видим, что ЛДФ2>ЛДФ3 и ЛДФ1, значит, у больных предполагаем среднетяжелое течение трихинеллеза;

Таким образом, относим данного больного к той группе больных, для которых значение ЛДФ наибольшее, то есть ко 2-й группе с средней степенью тяжести трихинеллеза. Таким образом, прогнозируемый исход совпал с реальным. Пациент был выписан с диагнозом: «Трихинеллез. Средняя степень тяжести. Осложнения - миокард».

Больная А. 22 года (городская клиническая инфекционная больница МУ 350015), житель г. Краснодара. Поступила 18 ноября 2007 года на 21-й день болезни с жалобами на слабость, подъем температуры, головную боль. Считает себя больной с 16 ноября, когда отметила слабость, недомогание. С 19 ноября состояние ухудшилось, поднялась температура до 37,2°C, наросла слабость, появилась боль в мышцах. Эпидемиологический анамнез: из семейного очага трихинеллеза, несколько членов семьи лечатся в инфекционной больнице. Употребляли мясо собственного приготовления от дикого кабана.

Состояние при поступлении удовлетворительное, температура тела 37,6°C, сознание ясное, жалуется на болезненность в икроножных мышцах. В легких дыхание везикулярное, хрипов нет. Тоны сердца - ясные, ритм правильный, ЧСС - 80 уд/мин, АД=120/75 мм рт.ст. Живот мягкий, при пальцации безболезненный. Мочевыделительная система без патологии. Стул оформленный. Менингеальные симптомы отрицательные. После осмотра проведено первичное лабораторное обследование (клинический, биохимический анализы крови, общий анализ мочи).

1) Патологических изменений на ЭКГ не выявлено;

Результаты лабораторных исследований при поступлении в отделение:

2) клинический анализ крови:

× лейкоциты - 9,5×10⁹/л

× СОЭ - 13 мм/час

× лейкоцитарная формула (эозинофилы - 9%, палочкоядерные лейкоциты - 5%, сегментоядерные - 46%, лимфоциты - 29%, моноциты - 1%)

× гемоглобин - 130 г/литр

3) моча:

× белок - 0,01 г/литр

× глюкоза - 0

× лейкоциты 3-4 в п.з.

× эритроциты - 3-4 в п.з.

× цилиндры - гиалиновые 2-4 в п.з.

4) рентгенологическое исследование легких: без патологических изменении.

У пациента имели место такие важные прогностические признаки, как максимальная температура тела и эозинофилия.

Для определения степени тяжести решаем задачи по формулам ЛДФ, подставляем значения признаков, включенных в модель, полученных при обследовании конкретного больного, и производили решение уравнений.

ЛДФ1=-6+6,9×1+(-2,6×0)+0,9×0+2×1+(-1,9×0)=2,9

ЛДФ2=-15+13,4×1+(-1,4×0)+1,1×0+3,4×1+(-3,7×0)=1,8

ЛДФ3=-29,8+19,1×1+(-4,2×0)+3,3×0+3,8×1+(-3×0)=-6,9

Из дифференциальной задачи видим, что ЛДФ1>ЛДФ2 и ЛДФ3, значит, у больных предполагаем легкое течение трихинеллеза;

Таким образом, относим данного больного к той группе больных, для которых значения ЛДФ наибольшее, то есть к 1-й группе с легкой степенью тяжести трихинеллеза. Таким образом, прогнозируемый исход совпал с реальным. Пациент был выписан с диагнозом: «Трихинеллез. Легкая степень тяжести».

Формулы получены в результате изучения общих клинических признаков трихинеллеза у 106 больных. Была дана оценка различных предиктных факторов, с целью выявления наиболее значимых из них для последующего включения в модель диагностики степени тяжести трихинеллеза. А также на основе этого разработать модель этой функции.

Перечисленные критерии входят в состав математико-статистического метода дискриминантного анализа в медицинской практике (Discriminant Analysis) пакета прикладных программ Statistica-7.

В качестве предиктных факторов были выбраны следующие признаки: максимальная температура тела, озноб, отеки (лица и конечностей), головная боль, мышечная боль, боль при движении языка, боль при движении глазного яблока, боль в икроножных мышцах, боль при дыхании, боль в подложечной области, конъюнктивит, иктеричности склер, сыпь, увеличение периферических лимфатических узлов, жесткое дыхание, тошнота, рвота, жидкий стул, увеличение (печени и селезенки), эозинофилия, развитие миокардита, а также длительность нахождения в стационаре. Данные приведены в таблице №1 - «Сравнительная характеристика частоты встречаемости различных клинических признаков трихинеллеза».

Как видно из таблицы 1, наиболее значимыми (р<0,01) ранними клиническими признаками для диагностики степени тяжести трихинеллеза явились температура тела, миокардит, отеки лица, отеки конечностей, мышечная боль, боль при движении языка, конъюнктивит, жесткое дыхание, иктеричность склер, жидкий стул, увеличение печени, головная боль, эозинофилия, озноб.

Нами разработана модель ранней клинической диагностики степени тяжести трихинеллеза на трех уровнях - у пациентов с легким, среднетяжелым и тяжелым течением болезни. В качестве математического аппарата моделирования избран дискриминантный анализ, основное предназначение которого: выявление предикторов, значимо влияющих на отнесение конкретного больного к одной из степеней тяжести, а также вычисление коэффициента для этих признаков с целью последующего проведения дифференциального диагноза для конкретного пациента.

В результате анализа выяснилось, что многие клинические показатели оказались статистически значимыми для постановки клинического диагноза трихинеллез с уточнением степени тяжести на ранних сроках болезни. Наиболее значимыми признаками оказались: максимальная температура тела (р<0,000), отеки лица (р<0,003), эозинофилия (р<0,03), миокардит, болезненное движение языка (р<0,05).

Для решения задачи выработки модели избран метод пошагового отбора наиболее прогностически значимых признаков с уровнем надежности не менее 95% (р<0,05). Уровни градаций признаков, включенных в модель, их значимость и коэффициенты приведены в табл.

Статистически значимая (р<0,001) модель ранней дифференциальной диагностики трихинеллеза на трех уровнях:

- легкое течение трихинеллеза (ЛДФ1)

ЛДФ1=-6+6,9×Х1+(-2,6×X3)+0,9×Х4+2×Х5+(-1,9×Х2)

- среднетяжелое течение трихинеллеза (ЛДФ2)

ЛДФ2=-15+13,4×Х1+(-1,4×X3)+1,1×Х4+3,4×Х5+(-3,7×Х2)

- тяжелое течение трихинеллеза (ЛДФ3)

ЛДФ3=-29,8+19,1×Х1+(-4,2×X3)+3,3×Х4+3,8×Х5+(-3×Х2)

Для решения задачи дифференциальной диагностики и прогноза степени тяжести трихинеллеза в формулы ЛДФ подставляли значения признаков, включенных в модель, полученных при обследовании конкретного больного, и производили решение уравнений. Данные приведены в таблице №2 - «Симптомы, включенные в модель диагностики степени тяжести трихинеллеза и их степени выраженности». Оцениваемый пациент должен быть отнесен в ту группу, значение ЛДФ для которой оказалось наибольшим. Так, если наибольшей оказывался ЛДФ3, то для этого пациента наиболее вероятен трихинеллез тяжелого течения

В группе с легким течением трихинеллеза, предлагаемая модель обеспечивает совпадение прогнозируемой степени тяжести течения с реальным результатом в 66,6% случаев. В группе пациентов с среднетяжелым течением трихинеллеза - совпадение прогнозируемого диагноза с реальными результатами составило 91,9%. И в группе больных с тяжелым течением трихинеллеза, предполагаемая модель обеспечивает прогнозируемое совпадение в 80% случаев. В группах пациентов с различной степенью тяжести трихинеллеза - совпадение прогнозируемого диагноза с реальными результатами составило 86,8%.

Наиболее значимым признаком для прогноза оказались максимальная температура тела (р<0,000), отеки лица (р<0,003), эозинофилия (р<0,03), миокардит и болезненное движение языка (р<0,05). Классификационная способность модели оказалась на уровне 86,8%. Данные приведены в таблице №3 - «Классификационная матрица»

Таким образом, дискриминантная модель диагностики степени тяжести трихинеллеза по данным первичного осмотра, основанная на 5 простейших клинических признаках: максимальная температура тела, наличие отеков лица, наличие эозинофилии, наличие миокардита, наличие боли при движении языка, и обладает достаточно высокой информационной способностью (86,8%), и является статистически значимой (р<0,001).

Решение модели может быть осуществлено с помощью элементарного калькулятора, или может быть разработана программа для персонального компьютера. Использовать модель возможно на любом этапе медицинской помощи, куда впервые поступает пациент. Важным моментом является то, что модель разработана на основе простейших, доступных к выявлению признаков.

По строкам: классификация соответственно базе данных.

По столбцам: классификация соответственно прогнозу