Статьи из рубрики: «Математическое моделирование»
-
2020 № S1 Выделение и анализ областей интереса врача-исследователя по данным МРТ головного мозга лабораторных животных
Работа посвящена разработке методов автоматического выделения и анализа областей интереса врачей -исследователей, занимающихся изучением влияния трансплантированных мезенхимальных стволовых клеток на очаги ишемического инсульта у лабораторных животных. Области интереса представлены зонами ишемического поражения на
T2-снимках МРТ и скоплениями стволовых клеток на SWI‑снимках МРТ. Для сегментации зон ишемии рассматриваются
возможности выделения спектральных и визуальных информативных характеристик с применением преобразования Фурье. Формализация задачи трекинга скоплений стволовых клеток сведена к транспортной задаче. Наиболее вероятное движение скоплений визуализируется с помощью средств когнитивной графики, что помогает врачам-исследователям строить стратегии возможного лечения с применением клеточной терапии. -
2020 № 2 Прогнозирование времени трансуретральной гольмиевой литотрипсии в лечении уролитиаза
Введение. Для оценки длительности всей операции в целом по удалению мочевых конкрементов с целью выбора тактики проведения операции, рационального планирования использования операционного помещения и высокотехнологического оборудования, применяемого при лечении уролитиаза, требуется знание времени, затрачиваемого на дробление мочевых конкрементов. Это время в свою очередь состоит из интервала времени собственно разрушения камня и времени, затрачиваемого на дополнительные действия: осмотр места дробления, перемещение лазерного волокна к смещенному в результате ретропульсии камню, промывания области дробления и проч. В настоящее время отсутствуют методы расчета или прогнозирования этих интервалов времени.
Цель: разработать способ прогнозирования времени разрушения мочевых камней с учетом дополнительных затрат времени при использовании контактной литотрипсии гольмиевым лазером, чтобы на основе знания времени операции рационально выстраивать тактику лечения, планировать варианты операционного пособия и загрузку операционного помещения и высокотехнологического оборудования.
Материалы и методы. В работе приведены собственные результаты измерений in vivo интервалов времени, затрачиваемых на собственно разрушение мочевого камня и на вспомогательные действия, необходимые при проведении трансуретральной контактной литотрипсии, а также общее время полного разрушения конкремента. Дробление камней осуществлялось с помощью полуригидного и гибкого уретероскопов в мочеточнике и чашечно-лоханочной системе. В ряде случаев прибегали к перкутанному минидренированию ЧЛС. Использованы методы статистической обработки данных и пакет Statistics and Machine Learning Toolbox системы Матлаб для прогнозирования длительности процедуры разрушения конкрементов гольмиевым литотриптером Triple («Медоптотех»).
Результаты. Для прогнозирования общего времени, затрачиваемого на дробление мочевого камня предложена линейная регрессионная модель, в которой общее время представлено в виде суммы времени, затрачиваемого на собственно процесс дробления, и времени дополнительных затрат на выполнение вспомогательных манипуляций. К вспомогательным действиям относятся: промывание области дробления, репозиционирование оптического волокна по причине смещения его из-за ретропульсии камня и дыхательной экскурсии и проч. Время непосредственного дробления камня определяется на основе массы камня, рассчитанной по измеренным при КТ объеме и плотности, а также удельной скорости потери массы камня при дроблении гольмиевым лазером, энергии и частоты импульсов лазерного литотриптера. Время дополнительных затрат представлено в виде произведения времени непосредственного дробления камня на коэффициент дополнительных затрат. Путем измерений in vivo и статистической обработки данных получены средние и максимально допустимые значения коэффициентов дополнительных затрат при дроблении в различных частях мочевыделительной системы. Средние значения этих коэффициентов составляют: 5,44±2,42 при дроблении камней в ЧЛС полуригидным уретероскопом; 3,86±1,95 при использовании гибкого УРС; 8,92±3,13 при дроблении камней в различных отделах мочеточника и 1,36±0,62 при использовании методики mini drainage.
Заключение. Получены данные экспериментальных исследований длительностей дробления мочевых конкрементов и интервалов времени дополнительных затрат на проведение вспомогательных манипуляций, выполняемых наряду с процедурой собственно дробления камней, а также предложен способ дополнительного промывания полости дробления, позволяющий сократить время дополнительных затрат при дроблении не менее, чем в 4 раза. Разработана математическая модель для вычисления продолжительности общих затрат на дробление, позволяющая более точно прогнозировать длительность операции контактной литотрипсии гольмиевым лазером в целом. -
2020 № 1 Методы моделирования и прогнозирования длительности хирургических операций
На основании анализа зарубежных публикаций проведена сравнительная характеристика методов и моделей
прогнозирования длительности хирургических операций. Показана важность оценки точности прогнозирования длительности операций для эффективного планирования использования операционных помещений и высокотехнологического оборудования. Проанализированы статистические и регрессионные методы прогнозирования длительности операций, а также использование искусственных нейронных сетей для оценки продолжительности операции. Приведены математические выражения, позволяющие оценить длительность операции в целом, а также данные о погрешностях прогнозирования. -
2018 № ИТМ pdf Разработка алгоритма автоматизированного вейвлет-анализа данных о работе регистратуры клинического онкологического диспансера на региональном уровне
В данной статье рассмотрена проблематика загруженности регистратуры на примере государственного бюджетного учреждения здравоохранения «Клинического онкологического диспансера No 1» Министерства Здравоохранения Краснодарского края. Ведению расписания приемов специалистов и записи на прием к врачу в электронном виде принадлежит ключевая роль, как наиболее массового и социально ориентированного медицинского сервиса. Целью исследования является автоматизация вейвлет-анализа данных о работе регистратуры. Для достижения данной цели использовались методы вейвлет-анализа информации, которые были применены на практике и могут быть аналогично использованы в других медицинских учреждениях. За счет автоматизации процесса вейвлет-анализа данных о записи пациентов на прием к врачу, содержащихся в медицинской информационной системе, возможно составление оптимального графика работы регистраторов и, как следствие, уменьшение времени ожидания пациентов в регистратуре, что позволяет повысить оценку отношения медицинского персонала и условий оказания медицинской помощи. Для обеспечения регулирования интенсивности потока населения, создания равномерной нагрузки врачей и распределения его по видам оказываемой помощи, анализ и оптимизацию графиков работы регистратуры необходимо проводить регулярно и автоматически с учетом установленных норм нагрузок
-
2018 № 4 Сетевая модель для оценки длительности лазерной контактной литотрипсии
Проведена сравнительная характеристика сетевых моделей со случайными параметрами. Разработана оригинальная сетевая альтернативная стохастическая модель процедуры лазерной контактной литотрипсии, позволяющая осуществлять оценку длительности операции лазерной литотрипсии в целом. Показано, что плотность распределения времени выполнения этапов операции описывается бета-распределением. Приведены математические выражения, позволяющие рассчитать оптимистическую, пессимистическую и наиболее вероятную оценку длительностей отдельных этапов литотрипсии и операции в целом.
-
2018 № 4 Диагностика и выбор лечения печеночной недостаточности: модель мультимножества
В работе рассматривается применение мультимножеств или множеств с повторяющимися элементами при моделировании диагностики и лечения печеночной недостаточности, учитывающем различные формы заболевания, этапы его течения, варианты лечебной тактики в зависимости от формы печеночной недостаточности. Модели «Пациент с печеночной недостаточностью» и «Лечение печеночной недостаточности» позволяют обеспечить эффективный подбор персонифицированной лечебной тактики
-
2018 № 3 Имитационное моделирование приемно-диагностического отделения в многопрофильном стационаре скорой помощи
Рассмотрены вопросы использования имитационного моделирования в качестве инструментария поддержки принятия решений по организации деятельности приемно-диагностического отделения многопрофильного стационара скорой помощи.
-
2018 № 3 Построение нечетких правил вывода для диагностики нестабильности атеросклеротической бляшки
Рассматривается задача формирования нечетких правил вывода на основе двух методов разбиения значений количественных признаков на интервалы. Описана методология использования этих правил для диагностики нестабильности атеросклеротической бляшки.
-
2018 № 2 Сокращение признакового пространства в анализе множественной лекарственной устойчивости возбудителя у больных туберкулезом легких
В диагностике и лечении туберкулеза легких существенным является раннее выявление наличия множественной лекарственной устойчивости микобактерий к основным противотуберкулезным препаратам. Использование математических методов и информационных технологий на начальном этапе способствует эффективному решению этой медицинской проблемы, благодаря исключению из множества рассматриваемых признаков (показателей состояния здоровья пациента) тех признаков, которые не являются информативными. Для оценки информативности признаков в анализе множественной лекарственной устойчивости используется метод Кульбака. Отбор признаков осуществляется на основе отсортированного (по информативности) списка признаков путем оценки качества классификации, выполняемой с помощью ROCанализа. Выполненные исследования показали, что отобранные предложенным алгоритмом шесть признаков (из 26 рассматриваемых) позволяют с высокой вероятностью выделить пациентов, микобактерии у которых не обладают множественной лекарственной устойчивостью, что создает необходимые условия для их адекватного лечения.
-
2018 № 2 Имитационное моделирование приемного отделения городской больницы: построение цифровой модели и оптимизация деятельности
Показана возможность оптимизации деятельности приемного отделения городской больницы на основе результатов имитационного моделирования. Использование программного обеспечения FlexSim Healthcare позволяет получить малодоступные для других методов анализа характеристики оказания медицинской помощи. Цифровая модель деятельности медицинской организации дает возможность локализовать «узкие места», приводящие к формированию очередей. Рассмотрены проблемы получения данных, необходимых для построения моделей. Виртуальные эксперименты помогают поиску вариантов оптимизации деятельности, заменяя при этом длительные и дорогостоящие управленческие эксперименты с использованием реальных ресурсов. Получению более точных результатов имитационного моделирования будет способствовать детальное описание процессов оказания медицинской помощи с хронометражем его отдельных этапов. Имитационное моделирование оказания медицинской помощи может быть одним из этапов внедрения «бережливого производства» в практику здравоохранения
-
2018 № 2 Модель пациента с печеночной недостаточностью для использования в мета-анализе, ориентированном на подбор адекватной терапии
Проанализированы особенности классификации печеночной недостаточности в различных регионах мира. Изучены методы построения математических моделей пациентов и заболеваний. Предложена теоретикомно- жественная модель комплексного клинического представления пациента с печеночной недостаточностью, используемая в процессе метаанализа. Модель учитывает этиологию и особенности течения болезни, а также региональные варианты классификации печеночной недостаточности в России, Европе, Америке и Азии. Приведен пример проведения метаанализа по заданным критериям.
-
2018 № 1 Разработка модели матричного агрегатного вычислителя для анализа имплицитных знаний в интеллектуальной системе ранней диагностики РПЖ
Статья посвящена исследованию проблем применения математического аппарата для решения диагностических задач в медицине. Проанализированы сравнительные характеристики и обоснованы возможности использования нечетко-логических моделей как инструмента диагностики РПЖ. Приведен пример использования матричного агрегатного вычислителя (МАВ) применительно к диагностике ранних стадий рака предстательной железы (РПЖ).
-
2015 № 2 Математическая модель перехода состояний пациента в процессе лечения на основе нейросетевого подхода
Описана модель состояний пациента, которая позволяет определить любое его целевое состояние, а именно, исход лечения, зная только степень тяжести заболевания, и в этом смысле предлагаемая модель является универсальной. Построена нейросетевая модель при имитации процессов лечения. Результат моделирования — это последовательность переходов состояния пациента при лечении заболевания в соответствии с применяемой медицинской технологией
-
2011 № 6 Математическое моделирование в управлении здоровьем населения
В статье приведены результаты применения многофакторного анализа и математического моделирования в управлении общественным здоровьем. Показано, что различия в уровнях смертности населения муниципальных образований Свердловской области от ишемической болезни сердца и цереброваскулярных болезней формируются под влиянием сложного комплекса социально-экономических, демографических и медико-организационных факторов, наибольшее значение среди которых имеет ресурсное обеспечение кардиологических служб местных систем здравоохранения. С помощью математического моделирования дана оценка потенциальной эффективности различных управленческих сценариев.
-
2010 № 4 Типология российских территорий по уровню смертности от транспортных происшествий.
В статье проведен анализ смертности от транспортных происшествий в российских регионах. Предложена типология российских территорий по уровню смертности в основных возрастных группах. Выделены группы риска для каждой российской территории. Показано, что региональный профиль российской смертности от транспортных происшествий носит мозаичный, не имеющий четкой географической локализации характер.
-
2010 № 3 Обзор инструментария имитационного моделирования системы организации медицинской помощи как сложной динамической системы.
Представлен обзор инструментария имитационного моделирования системы организации медицинской помощи как сложной динамической системы, наиболее популярного и широко используемого на рынке информационных технологий.
-
2010 № 3 Ангиогенез: программное обеспечение для исследования феномена и вопросы количественной оценки гистологических изображений.
В статье рассматриваются вопросы изучения ангиогенеза с применением программного обеспечения. Авторы обсуждают принципы цифровой гистопатологии и сообщают начальный опыт своих исследований.