А. А. Соломаха

Лаборатория нейросетевых технологий ПГПУ им. В.Г. Белинского, Пенза

Компьютерное прогнозирование ранних осложнений после операций на желудке

Важной проблемой хирургии органов брюш­ной полости остаются ранняя диагностика и лечение послеоперационных интраабдоминальных осложнений [1, 2]. В последние годы для объективизации диагноза используется множество дополнительных методов обследования: ультразвуковое и радиоизотопное сканирование, компьютерная томография, лапароскопия [3,4]. Однако они, играя несомненную роль в диагностике уже имеющихся осложнений, не могут дать информации для прогнозирования риска возникновения осложнений возможных [5, 6].

Очевидная актуальность вопросов профилактики интраабдоминальных осложнений требует разработки более эффективных математических методов прогнозирования течения послеоперационного периода и принятия рациональной трансфузионной тактики [7, 8].

Одним из современных методов исследования риска возникновения ранних послеоперационных осложнений является нейросетевое прогнозирование [2, 6, 9]. Преимущество нейрокомпьютерного моделирования заключается в способности синтеза решающих диагностических правил для прогнозирования осложнений в хирургии на основе обучающей выборки, составленной хирургами-экспертами абдоминального профиля по данным клинико-лабораторных показателей [9—11].

Цель исследования — оценка нейрокомпьютерного моделирования как метода прогнозирования риска возникновения ранних осложнений после операций на желудке.

Работа выполнена по данным Пензенского онкологического диспансера в Лаборатории нейросетевых технологий Пензенского государственного педагогического университета им. В.Г. Белинского, на основе опыта лечения 132 больных с ведущими заболеваниями: раком и язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки. У всех больных проведен анализ результатов оперативных вмешательств. Длительность анамнеза составила от 4 мес до 2 лет. У 120 пациентов выполнялись операции по поводу рака, у 12 — в связи с язвенной болезнью. Были выполнены следующие оперативные вмешательства: гастрэктомия, субтотальная резекция желудка, а также резекции желудка по первому и второму способу Бильрота. У 112 пациентов гистологически верифицирована аденокарцинома различной степени дифференцировки, у 2 пациентов — скирр, у 1 — лимфома желудка, у 5 — солидный рак. У 10 пациентов гистологически верифицирована язвенная болезнь желудка, у 2 — хронические язвы двенадцатиперстной кишки. Стадийность онкологического заболевания была разной: I стадия — 12 пациентов (10%), II — 32 (27,5%), III — 61 (50,8%), IV — 17 (11,7%).

Необходимо подчеркнуть, что лучевое и химиотерапевтическое лечение у изучаемых больных не применялось. Лабораторные исследования, выполненные в онкологическом диспансере, являются унифицированными, так как проводились одними и теми же врачами. Операции произведены двумя основными бригадами хирургов, имеющих высшую и первую квалификационные категории.

Среди пациентов было 43 женщины и 89 мужчин в возрасте от 23 до 80 лет (табл. 1).

Таблица 1 Распределение больных по полу и возрасту

Средний возраст мужчин составлял 70,6 года, женщин — 64,2 года.

Сопутствующая патология отмечалась у 125 пациентов: атеросклероз — 121, артериальная гипертензия — 11, сахарный диабет — 4, хронический диффузный бронхит с легочно-сердечной недостаточностью — 40, остаточные нарушения мозгового кровообращения — 3, тиреотоксический зоб — 1, неактивный туберкулез легких — 1, хронический гепатит — 1, хронический панкреатит — 2, хронический калькулезный холецистит — 1, ревматоидный полиартрит — 2, хронический пиелонефрит — 1, мочекаменная болезнь — 1, ожирение — 2, кистома яичников — 1, хронический отит — 1, доброкачественная гиперплазия предстательной железы — 2, нейрофиброматоз — 1, глаукома — 1. Кроме того, одна больная страдала системной склеродермией.

В структуре послеоперационных осложнений нами выделены 4 группы, имеющие разный патогенетический механизм: I — гнойно-септические, II — кишечная непроходимость, III — кровотечения, IV — сердечно-легочные осложнения. Гнойно-воспалительные осложнения представлены в табл. 2.

Таблица 2 Характер послеоперационных осложнений

Термин «инфицированная рана» взят нами неслучайно, а в соответствии с наблюдаемыми клиническими ситуациями у оперированных больных в раннем послеоперационном периоде. В.Г. Гаршиным еще в 1939 г. установлен синхронизированный процесс эпителизации раны и созревания грануляционной ткани (цит. по: БМЭ. Т. 5; 1977; с. 31). Это относится и к операционным ранам. В норме заживление чистой раны осуществляется за две недели (цит. по: БМЭ. Т. 21; 1983; с. 524). В инфицированной ране, в отличие от гнойной, нагноение является осложнением, а не закономерным компонентом раневого процесса (цит. по: БМЭ. Т. 21; 1983; с. 526).

Нейросетевое прогнозирование осуществлялось с применением персонального компьютера [9]. Изучение проводилось на основе 19 клинико-лабораторных показателей:

возраст;

сопутствующая патология;

длительность операции;

стадия онкопроцесса;

объем операции;

гемоглобин;

эритроциты;

лейкоциты;

скорость оседания эритроцитов;

остаточный азот;

сахар крови;

общий билирубин;

мочевина;

общий белок;

фибриноген;

протромбиновый индекс;

белок в моче;

изменения электрокардиограммы;

изменения спирограммы.

Лабораторные данные анализировались за 5—10 дней до предстоящей операции.

Неоспоримым фактором в клинической хирургии является прямая пропорциональность развития гнойных послеоперационных осложнений от объема резецируемых органов. При проведении нейросетевого анализа, пришлось столкнуться с проблемой интерпретации разных по объему оперативных вмешательств и их последующего влияния на послеоперационный исход. Для решения возникшей проблемы было выполнено кодирование объема операций (табл. 3).

Таблица 3 Кодирование выполненной операции

Следует оговориться, что примерно равноценны по тяжести и объему выполненной операции следующие вмешательства: резекция 2/3 желудка, лимфаденэктомия, удаление капсулы поджелудочной железы, поэтому им присвоено цифровое обозначение — 3. Известно также, что как самостоятельная операция лимфаденэктомия или удаление капсулы поджелудочной железы не применяются, но нередко сопровождают комбинированные операции. В случае выполнения комбинированной операции значение кода одного оперативного вмешательства умножается на код другой операции.

Проводилось также кодирование данных ЭКГ и спирограммы с целью объективного исследования и изучения их роли на исход оперативного вмешательства. Все пациенты были оперированы в плановом порядке, и у них в течение года до операции не было инфаркта миокарда. Наличие изменений на ЭКГ кодировалось цифрой 1, а их отсутствие — 0. К изменениям на ЭКГ отнесены: рубцовые изменения миокарда, постоянная форма аритмии, признаки хронической гипоксической коронарной недостаточности. Наличие изменений спирограммы обозначалось цифрой 1, а их отсутствие — 0. К изменениям спирограммы отнесена дыхательная недостаточность обструктивного, рестриктивного, смешанного типа I, II степени. Не­обходимо отметить, что пациенты, имеющие III степень дыхательной недостаточности, были отнесены к группе высокого риска, поэтому плановое оперативное лечение проводилось им после ликвидации декомпенсации дыхательной недостаточности. Наличие сопутствующей патологии кодировано цифрой 1, а ее отсутствие — 0. Лабораторные показатели, а также возраст выражены в цифровом обозначении, поэтому использовались в исследовании без применения кодирования.

Пациентам изучаемой группы проводилось внутривенное переливание физиологического раствора, гемодеза, реополиглюкина, полиглюкина, неокомпенсана, при абсолютных показаниях — эритроцитной массы, плазмы. Это способствовало улучшению динамики клинико-лабораторных показателей. Прогнозируемый риск возникновения осложнений раннего послеоперационного периода составил 87%. Комплексная трансфузионная терапия позволила снизить риск возникновения ранних послеоперационных осложнений и предотвратить их появление в 12% случаев. Развитие различных осложнений отмечалось в 75% клинических наблюдений.

Анализируя ценность различных показателей в исследовании, целесообразно отметить, что в прогнозные модели не вошли такие лабораторные и клинические данные, как длительность операции, объем резецируемых органов, гемоглобин, эритроциты, мочевина, а также данные спирограммы. Например, такие клинические и лабораторные показатели, как возраст и лейкоциты, травматизм и наличие белка в моче не обладают разделительной силой, так как их значения одинаковы для всех случаев выборки. Наиболее информативными оказались три фактора: остаточный азот, общий белок, протромбиновый индекс; они обеспечивали наибольшее число вариантов моделей. Заметим, что при большом количестве вариантов достигается более высокая достоверность прогноза.

Проанализировав значимость и роль в прогнозировании ранних гнойных послеоперационных осложнений 19 клинико-лабораторных показателей, мы пришли к выводу, что нейросетевое прогнозирование отдает предпочтение двум основным трехфакторным моделям: первая модель описана выше — остаточный азот, общий белок, протромбиновый индекс. Вторая модель — наличие сопутствующей патологии, сахар крови и общий билирубин.

Объем и длительность оперативного вмешательства незначительно увеличивают риск возникновения ранних гнойных послеоперационных осложнений, в связи с этим они не являются основными при установлении прогноза. Таким образом, нейросетевое прогнозирование позволяет сократить объем необходимых клинико-лабораторных показателей, выявляемых в дооперационном периоде, более чем в 2 раза — с 19 до 7.

Нейросетевое прогнозирование является доступным диагностическим методом в любом рядовом лечебном учреждении. Данный метод неинвазивен и может служить основным у пациентов пожилого и старческого возраста.

Литература

1. Временная и стойкая утрата трудоспособности у хирургических больных. Под ред. проф. Р.Т. Скляренко, доц. В.С. Павлова. СПб; 1998; 304 с.
2. Пиксин И.Н., Соломаха А.А. Нейросетевое прогнозирование ранних послеоперационных осложнений в абдоминальной хирургии. Вестн Мордовского гос университета им. Н.П. Огарева 1997; 2-3: 112—115.
3. Панцирев Ю.М., Гаспарян С.А., Зарубина Т.В. и др. Прогноз и ежедневная оценка динамики состояния больных с перитонитом. Хирургия 1993; 10: 16—19.
4. Товаченков В.И. Лечение острого деструктивного панкреатита. Автореф. дис. … канд. мед. наук. Воронеж; 1998.
5. Филиппов С.И. Современные технологии в комплексном лечении перитонита. Автореф. дис. … докт. мед. наук. Омск; 1997.
6. Шевченко Ю.Л., Шихвирдиев Н.Н., Оточкин А.В. Прогнозирование в кардиохирургии. СПб: Питер; 1998; 208 с.
7. Алипов В.В. Оптимизация прогноза в неотложной хирургии новообразований желудочно-кишечного тракта. Автореф. дис. … докт. мед. наук. Саратов; 1997.
8. Берсанов Х.-А.У. Прогнозирование, диагностика и лечение послеоперационных осложнений с применением низкоинтенсивного лазерного излучения. Автореф. дис. … канд. мед. наук. М; 1997.
9. Щетинин В.Г., Соломаха А.А. Применение компьютерных «нейронных сетей» в клинической лабораторной диагностике. Клин лаб диагностика 1998; 10: 21—33.
10. Нейрокомпьютеры и интеллектуальные роботы. Под ред. Н.М. Амосова. Киев: Наукова думка; 1991; 272 с.
11. Россиев Д.А., Ананьев И.Н. Нейросетевая дифференциальная диагностика на основе субъективных данных. В кн.: Нейроинформатика и ее приложения. Красноярск; 1995; с. 52.