Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №28 (декабрь) 2015
Разделы: Медицина
Размещена 16.12.2015. Последняя правка: 17.12.2015.

Модель оценки состояния больных с оперированными приобретенными пороками сердца на основе метода дерева классификации

Трухачев Антон Сергеевич

Воронежский государственный технический университет

аспирант

Коровин Е.Н., доктор технических наук, профессор, Воронежский государственный технический университет, заместитель зав. кафедрой, кафедра системного анализа и управления в медицинских системах


Аннотация:
В статье рассматривается разработка модели оценки состояния больных с оперированными приобретенными пороками сердца на основе метода дерева классификации.


Abstract:
The article discusses the development of models for assessing the state of the operated patients with acquired heart diseases on the basis of the classification tree.


Ключевые слова:
хроническая сердечная недостаточность; дерево классификации; приобретенные пороки сердца.

Keywords:
chronic heart failure; classification tree; acquired heart defects.


УДК 681.3

Введение

Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) в настоящее время остается актуальной проблемой современной кардиологии, являясь одним из самых распространенных, прогрессирующих и прогностически неблагоприятных заболеваний сердечно-сосудистой системы [1]. Хроническая сердечная недостаточность — синдром, вызванный нарушениями нейрогуморальной регуляции деятельности органов кровообращения, сопровождающийся снижением систолической и/или диастолической функции миокарда и проявляющийся застойными явлениями в большом и малом кругах кровообращения [2]. Исходя из вышесказанного, в исследование были включены высокоинформативные нейрогуморальные маркеры ХСН.

В последние годы для оценки состояния сердечно-сосудистой системы у больных ХСН наибольшее распространение получил метод анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР), поэтому анализ ВСР, наряду с определением показателей нейрогуморальных маркеров ХСН, может дать характеристику степени тяжести нейрогуморального дисбаланса при ХСН.

Цель исследования – разработать модель оценки состояния больных ХСН с оперированными приобретенными пороками сердца на основе метода дерева классификации.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) Выявить структуру дерева классификации.

2) Сформировать систему решающих правил дифференциации степеней нейрогуморального дисбаланса при ХСН на фоне приобретенных пороков сердца.

3) Определить степень влияния переменных на модель.

Материалы и методы 

Для разделения всей совокупности из 86 больных на классы с различными степенями тяжести нейрогуморального дисбаланса были использованы как нейрогуморальные маркеры, так и показатели ВСР. В итоге в модель вошли следующие переменные: стандартное отклонение кардиоинтервалов (SDNN), квадратный корень из суммы квадратов разности величин последовательных пар RR – интервалов (RMSSD), процент количества пар последовательных кардиоинтервалов в кардиограмме, отличающиеся более чем на 50 мс (PNN50), средневзвешенная вариация ритмограммы (СВВР), уровень альдостерона в крови (Альдостерон), содержание мозгового натрийуретического пептида (МНП) и предсердного натрийуретического пептида (ПНП) в крови.

Анализ был проведен в системе Statistica 10. Структура построенного дерева классификации представлена в таблице 1. 

Таблица 1 – Структура дерева классификации

Корневая вершина

Левая
вершина

Правая
вершина

Степени тяжести нейрогуморального дисбаланса (классы)

Предсказанный класс

Ветвл. по перемен.

Ветвл.по констант.

1

2

3

4

1

2

3

23

21

21

21

1

МНП

140,8

2

   

23

0

0

0

1

   

3

4

5

0

21

21

21

2

Альдостерон

394,0

4

6

7

0

21

21

0

2

МНП

421,8

6

   

0

21

1

0

2

   

7

   

0

0

20

0

3

   

5

 

 

0

0

0

21

4

 

 

Граф построенного дерева классификации показан на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Граф дерева классификации

Полученное дерево решений  включает в себя 3 ветвления и 4 терминальные вершины, соответствующие каждой степени тяжести нейрогуморального дисбаланса. Корнем "дерева" считается исходная вершина, которую составляют все наблюдения исследуемой совокупности. Начальной вершине присвоен класс номер 1, так как среди обследуемых больных пациентов с 1 степенью тяжести нейрогуморального дисбаланса больше, чем с какой-либо другой степенью тяжести. По такому принципу классы были присвоены остальным ветвлениям и вершинам.

Результаты классификации представлены в таблице 2. 

Таблица 2 – Результаты классификации

 

Степени тяжести нейрогуморального дисбаланса

1

2

3

4

Вероятности отнесения  к классам в процентах

100.00%

0.00%

0.00%

0.00%

0.00%

100.00%

0.00%

0.00%

0.00%

4.76%

95.24%

0.00%

0.00%

0.00%

0.00%

100.00%

Терминальные вершины достаточно "чистые". Только при определении группы больных со 2 степенью тяжести нейрогуморального дисбаланса один пациент был ошибочно отнесен к этому классу, то есть  содержание неправильно классифицированных наблюдений пренебрежительно мало. Значит, построенная модель адекватно классифицирует наблюдения.

Результаты и их обсуждение.

Степень влияния переменных на определение классов оценим по таблице 3. 

Таблица 3 – Значимость переменных

 

Ранг переменной

Значимость

МНП

100

1,000000

ПНП

91

0,913603

Альдостерон

83

0,834826

СВВР

27

0,265670

PNN 50

25

0,254258

RMSSD

16

0,159627

SDNN

12

0,121915

Переменные: МНП, ПНП и Альдостерон более значимы, чем остальные, что наглядно представлено на рисунке 2. 

 

Рисунок 2 – Гистограмма значимости переменных

Исходя из полученного дерева классификации, были сформулированы следующие правила:

  • Если уровень МНП меньше либо равен 140,75 пг/мл, то можно диагностировать 1 степень тяжести нейрогуморального дисбаланса.
  • При уровне МНП больше 140,75 пг/мл и уровне альдостерона больше 394 пмоль/л определяется 4 степень тяжести;
  • Если уровень МНП больше 140,75 пг/мл и меньше либо равен 421,75 пг/мл и уровень альдостерона меньше либо равен 394 пмоль/л, то можем установить 2 степень тяжести.  
  • При уровне МНП большем 421,75 пг/мл и уровне альдостерона меньшем либо равным 394 пмоль/л можем диагностировать 3 степень тяжести.


Заключение

В итоге построения дерева классификации была установлена значимость каждого исследуемого признака. Наибольшей значимостью для оценки состояния пациентов с оперированными приобретенными пороками сердца обладают: содержание мозгового натрийуретического пептида (МНП), предсердного натрийуретического пептида (ПНП) в крови и уровень альдостерона в крови (Альдостерон).

Итак, полученные результаты анализа по методу дерева классификации способствуют повышению эффективности оценки нейрогуморального статуса у больных ХСН на фоне оперированных приобретенных пороков сердца.

Библиографический список:

1. Беленков, Ю. Н. Принципы рационального лечения сердечной недостаточности / Ю. Н. Беленков, В. Ю. Мареев. М.: Медиа Meдика, 2000. – 266 с.
2. Мареев В.Ю. Национальные рекомендации ВНОК и ОССН по диагностике и лечению ХСН (второй пересмотр) // Сердечная недостаточность. – 2007. – № 8 (1). – С. 4–41.
3. S.Murthy. Automatic construction of decision trees from data: A Multi-disciplinary survey. - 1997.
4. W.Buntine. A theory of classification rules. - 1992.




Рецензии:

16.12.2015, 16:05 Лупальцова Ольга Сергеевна
Рецензия: Статья Трухачева А.С.,Коровин Е.Н. "Модель оценки состояния больных с оперированными приобретенными пороками сердца на основе метода дерева классификации" актуальна. Использование статистической обработки методом "деревья классификации", основанной на дискриминантном анализе с разработкой алгоритма действий имеет большое значение в практической медицине. Среди недостатков следует выделить 1) отсутствие четко сформулированной цели исследования, которая должна соответствовать выводам-заключению 2) Недостаточность литературных источников (англоязычных), 3)Выводы должны содержать четкие критерии диагностики степени тяжести нейрогуморального дисбаланса в зависимости от уровней МНП и альдостерона, с указанием градации показателя в (пмоль/л). Статья рекомендована к опубликованию после внесения соответствующих исправлений.

16.12.2015 20:20 Ответ на рецензию автора Трухачев Антон Сергеевич:
Здравствуйте, Ольга Сергеевна! Благодарю за ваше внимание. Отвечаю: Цель сформулировал и привел в соответствие выводы. 2) Дополнил литературные источники. 3) Привел систему правил в разделе "Результаты и их обсуждение".



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх