Опыт нейросетевой диагностики и прогнозирования язвенной болезни по результатам анализа факторов риска

Цель. Разработать и верифицировать способ диагностики язвенной болезни, основывающийся на нейросетевом анализе данных о факторах риска больного.

Материалы и методы. В статье приводятся результаты исследования, проведенного по материалам 488 больных, посвященного изучению возможности диагностики и прогнозирования язвенной болезни, основывающейся на нейросетевом анализе данных о факторах риска с применением искусственной нейронной сети собственной разработки (свидетельство № 2017613090).

Результаты. В ходе клинической апробации данный подход продемонстрировал уровни чувствительности 74,4%, m = 4,3 и специфичности – 93,3%, m = 2,46.

Прогнозирование возраста вероятной госпитализации обеспечило генерацию массива данных, показатель средней абсолютной ошибки (mean absolute error, MAE) прогноза которого составил 1,8 года,  m = 0,11 для обучающей группы и 1,9 года, m = 0,15 для группы клинической апробации. Модуль ошибки прогноза в группе клинической апробации не превысит 2,2 (p = 0,95) и 2,3 года (p = 0,99) соответственно.

Заключение. Предложен новый способ диагностики язвенной болезни, основывающийся на нейросетевом анализе данных о факторах риска больного. В ходе клинической апробации данный подход продемонстрировал уровни AUC, достигающие 0,943. Применение искусственной нейронной сети позволило также прогнозировать возраст вероятной госпитализации. Применение нейросети также обладало дополнительными преимуществами, в том числе неинвазивностью, отсутствием необходимости подготовки больного к исследованию, возможностью получения результатов сразу после возникновения заболевания, отсутствием временно́й задержки на обработку материала.

1. Антонов А.Е., Лазаренко В.А., Новомлинец Ю.П. Хирургические аспекты условно-радикального лечения осложненной язвенной болезни. Вестник новых медицинских технологий. 2006; 13 (3): 150-152.

2. Лопухова В.А., Тарасенко И.В., Кореневская Е.В. Исследование демографических процессов: преждевременная смертность и потерянные годы потенциальной жизни населения Курчатова. Современные проблемы науки и образования. 2017; (2): 113.

3. Кайланич Г.А., Лопухова В.А., Кайланич Е.А., Тарасенко И.В. Оценка качества стационарной медицинской помощи на основании формализованного интервью населения города Орла. Современные проблемы науки и образования. 2017; (2):5.

4. Светый Л.И., Лопухова В.А., Тарасенко И.В., Климкин А.С. Применение системы оценки технологий здравоохранения в принятии ýффективных управленческих решений. Журнал научных статей Здоровье и образование в XXI веке. 2013; 15 (1-4): 234-235.

5. Лопухова В.А., Тарасенко И.В., Кайланич Г.А., Кайланич Е.А. Изучение качества внебольничной медицинской помощи в медицинских организациях города Орла. Современные проблемы науки и образования. 2016; (5). http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=25383. (Дата обращения: 28.11.2016).

6. Симонян Р.Ç., Кайланич Г.А., Лопухова В.А., Тарасенко И.В. Изучение качества медицинской помощи при оценке технологий здравоохранения. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016; (8): 185-187.

7. Курамшина О.А., Кофанова Ю.А., Габбасова Л.В., Крюкова А.Я. Факторы риска развития гастродуоденальной патологии, роль образовательных программ в терапевтической коррекции у лиц молодого возраста. Медицинский вестник Башкортостана. 2011; 6 (3): 19- 23.

8. Сошина А.А., Сергеева В.В., Çиняева Т.В. Особенности клинической картины и прогноз у пациентов, освидетельствованных в бюро медико-социальной ýкспертизы в связи с язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки. Казанский медицинский журнал. 2013; 94(1): 124-127.

9. Малышенко О.С., Белобородова Э.И., Вавилов А.М. Влияние возраста и типа поведения на течение язвенной болезни. Терапевтический архив. 2005; (2): 28- 31.

10. Вахрушев Я.М., Ефремова Л.И., Белова Е.В. Сравнительная характеристика течения язвенной болезни в различные возрастные периоды. Терапевтический архив. 2004; (4): 15-18.

11. Гребенев А.Л., Шептулин А.А. Язвенная болезнь. М.: Медицина, 1995: 187.

12. Лопатина В.В. Факторы риска в развитии язвенной болезни. Здоровье населения и среда обитания. 2011; (12): 16-18.

13. Бойцов С.А., Самородская И.В., Третьяков В.В. Градиент смертности населения в возрасте 40-59 лет в субъектах Российской Федерации. Вестник Российской академии медицинских наук. 2014; (7): 106-111.

14. Galea S., Tracy M., Hoggatt K.J., Di Maggio C., Karpati A. Estimated deaths attributable to social factors in the United States. Am. J. of Publ. Health. 2011; 101 (8): 1456-1465.

15. Карамнова Н.С., Шальнова С.А., Деев А.Д., Бойцов С.А. Привычки питания, характеризующие уровень сердечно-сосудистого здоровья в российской популяции. Результаты эпидемиологического исследования эссе-РФ. CardioСоматика. 2015; (S1): 47.

16. Rosenstock S., Jorgensen T., Bonnevie O., Andersen L. Risk factors for peptic ulcer disease: a population based prospective cohort study comprising 2416 Danish adults. Gut. 2003; (52): 186-93.

17. Соловьева С.В. НПВП-гастропатии - проблема пожилых. Академический журнал Западной Сибири. 2012; (3): 28.

18. Константинова Е.Д., Вараксин А.Н., Жовнер И.В. Определение основных факторов риска развития неинфекционных заболеваний: метод деревьев классификации. Гигиена и санитария. 2013; (5): 69-72.

19. Безруков Н.С., Еремин Е.Л. Построение и моделирование адаптивной нейро-нечеткой системы в задаче медицинской диагностики. Информатика и системы управления. 2005;2 (10): 36-46.

20. Скворцова В.И. Семь принципов модернизации здравоохранения. Вопросы экономики и управления для руководителей здравоохранения. 2010; (5): 7-14.

21. Лазаренко В.А., Антонов А.Е., Новомлинец Ю.П. Визуальная среда непараметрического корреляционного анализа факторов риска у больных с хирургической патологией. Журнал научных статей Здоровье и образование в XXI веке. 2017; 19 (4): 34-37.

22. Лазаренко В.А., Антонов А.Е., Прасолов А.В., Чурилин М.И. Проблема оптимизации регрессионного анализа в оценке факторов риска, влияющих на развитие хирургических заболеваний гепатопанкреатодуоденальной зоны. Журнал научных статей Здоровье и образование в XXI веке. 2017; 19 (5): 24-27.

23. Лазаренко В.А., Антонов А.Е. Роль социальных факторов риска в развитии язвенной болезни в Курской области. Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». 2016; 2: 35-39. https://doi.org/10.21626/vestnik/2016-2/06.

24. Щепин В.О., Расторгуева Т.И., Проклова Т.Н. К вопросу о перспективных направлениях развития здравоохранения Российской Федерации. Бюллетень Национального научно-исследовательского института общественного здоровья имени Н.А. Семашко. 2012; (1): 147-152.

25. Мустафаев А.Применение искусственных нейронных сетей для ранней диагностики заболевания сахарным диабетом. Кибернетика и программирование. 2016; (2): 1-7. https://doi.org/10.7256/2306-4196.2016.2.17904.

26. Лазаренко В.А., Антонов А.Е. Система интеллектуального анализа и диагностики заболеваний. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ (RU) № 2017613090. Çаявитель ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России № 2016664120; 22.12.2016; опубл. 10.03.2017.

27. Лазаренко В.А., Антонов А.Е. Опыт разработки программного комплекса для нейросетевой диагностики и прогнозирования заболеваний гепатопанкреатодуоденальной зоны. Врач и информационные технологии. 2017; (4): 132-140.

28. Лазаренко В.А., Антонов А.Е. Оценка качества функционирования искусственных нейронных сетей c логическими выходами в диагностике заболеваний гепатопанкреатодуоденальной зоны. Казанский медицинский журнал. 2017; 98 (6): 928-932. https://doi.org/10.17750/KMJ2017-928.