Інформаційно-діагностичні системи icon

Інформаційно-діагностичні системи




Скачати 93.88 Kb.
НазваІнформаційно-діагностичні системи
Дата16.08.2012
Розмір93.88 Kb.
ТипДокументи



I SSN 1813–1166. Вісник НАУ. 2004. №4

інформаційно-діагностичні системи

УДК 004.942:616.6І-78(045)

І.Ф. Бойко, д-р техн. наук

С.Т. Поліщук, канд. техн. наук

Вплив похибок оцінки параметрів управлІння
в апаратах “штучна нирка” на ефективне значення
гемодіалізного індексУ дози


Інститут електроніки та систем управління НАУ, e-mail: stp@nau.еdu.ua

Розглянуто можливі причини розходження думки вчених в оцінці оптимального значення гемодіалізного індексу дози. Доведено, що сучасні математичні моделі, які використовуються для розрахунку гемодіалізного індексу дози, можуть зменшувати його реальне значення на
20–30 %, що призводить до неоднозначності трактування результатів порівняння.

Вступ


Останнім часом актуальним є питання кіль-кісного підходу до оцінки результатів медичного втручання в організм людини. По-перше, це обумовлено появою складних медичних систем, для аналізу ефективності роботи яких необхідно введення кількісних значень фізіологічних і біохімічних показників пацієнта. По-друге, різке подорожчання нових медичних препаратів і витратних матеріалів ставить проблему визначення оптимальної дози впливу, що дозволяє ефективно вирішувати проблему лікування з мінімально можливими економічними затратами.

Екстракорпоральні методи заміщення втрачених функцій органів та систем людини, і зокрема такі, як гемодіаліз, плазмоферез потребують точного кількісного опису на всіх етапах проведення процедури. Це обумовлено безпосереднім втручанням у внутрішнє середовище організму, що може призводити до порушення гомеостазу на різних рівнях організації в стислі терміни.
^

Аналіз останніх досліджень


Сучасна концепція оцінки ефективності гемодіалізу базується на понятті гемодіалізного індексу дози (ГІД) .

Багато дослідників пов’язують тривалість життя пацієнтів із значенням ГІД, який отримується у процесі проведення гемодіалізу.

На основі комп’ютерного моделювання процесу гемодіалізу було встановлено [1], що у 60 % пацієнтів максимальне можливе значення ГІД менше граничнодопустимого – 1,2. Летальність серед пацієнтів з термінальною стадією хронічної ниркової недостатності (ТСХНН) різко підвищується, якщо значення ГІД менше ніж 1,2.

Проведений аналіз [2] тривалості життя великої популяції пацієнтів із ТСХНН показав, що летальність підвищується при перевищенні ГІД значення 1,8.

При ГІД, близькому до двох, тривалість життя пацієнтів із ТСХНН збільшується, але при цьому необхідно збільшення часу гемодіалізу до 8 год [3].

Однак ГІД може бути менше значення 1,2 [4], але в цьому випадку необхідно збільшити періодичність процедур гемодіалізу. Наведені дані свідчать про суперечливість результатів, отриманих різними дослідниками.

Усі розрахунки в працях [1–4] базуються на вимірюванні кліренсу діалізатора^ К, обсягу рідини в організмі пацієнта V, тривалості процедури гемодіалізу t, але не наводяться дані про похибки вимірювання цих параметрів, які можуть значно впливати на достовірність отриманих результатів.

Мета – оцінити можливий вплив похибок параметрів керування у гемодіалізній системи на ефективне значення ГІД.
^

Кліренс діалізатора


У процесі гемодіалізу видалення токсичних речовин, розчинних у воді, із біологічної рідини крізь мембрану діалізатора відбувається за такими фізичними законами:

– дифузія (за рахунок якої речовини переміщуються крізь напівпроникну мембрану у напряму меншої концентрації речовини – дифузійна складова);

– конвекція (за рахунок якої речовини переміщуються через напівпроникну мембрану у напряму меншого гідростатичного або осмотичного тиску – конвекційна складова).

Сумарну швидкість видалення токсичної речовини крізь напівпроникну мембрану в процесі гемодіалізу можна визначити як [5]:

(1)

де KD сумарний кліренс діалізатора; KDFдифузійна складова кліренсу діалізатора; KUF – конвекційна складова кліренсу діалізатора.

Дифузійна складова кліренсу діалізатора:

(2)

де CI , CO – концентрація токсичної речовини на вході і виході діалізатора відповідно; VB – швидкість потоку крові у контурі біологічної рідини.

Конвекційна складова кліренсу діалізатора:

(3)

де VUF – швидкість ультрафільтрації.

Таким чином, з урахуванням формул (1)–(3) сумарний кліренс діалізатора визначається як

. (4)

Співвідношення (4) показує, що кліренс діалізатора є функцією таких параметрів:

– швидкості потоку біологічної рідини;

– фізичних параметрів мембрани діалізатора;

– швидкості ультрафільтрації.

Для визначення діапазону зміни кліренсу діалізатора залежно від швидкості потоку діалізуючого розчину та площі мембрани було проведене комп’ютерне моделювання, результати якого показано на рис. 1.



Швидкість потоку крові, мл/хв

а



Площа мембрани діалізатора, м2

б

Рис. 1. Зміна кліренсу діалізатора залежно від швидкості потоку біологічної рідини (а), площі мембрани (б) та розмірів молекул, які елімінуються:

1  60 Mr; 2  113 Mr ; 3  136 Mr ; 4  1355 Mr;
5  5200 Mr

У таблиці наведено параметри режиму моделювання.

^ Початкові умови при моделюванні

кліренсу діалізатора

Вид процедури

Гемодіаліз

Діалізатор

F6HPS

Швидкість потоку діалізатора, мл/хв

500

Швидкість потоку крові, мл/хв

10...400

Швидкість ультрафільтрації, мл/хв

0

Гематокрит крові, %

35,0

Рециркуляція у фістулі, %

1,0


^ Об’єм рідини в організмі людини

На визначення ефективного ГІД суттєво впливає об’єм рідини, що знаходиться в орга-нізмі людини.

Найбільш поширене кількісне представлення об’єму рідини в організмі людини сьогодні визначається за формулою Ватсона [6]:

, (5)

де a – вік пацієнта, роки; h – зріст, см; w – вага, кг.

Співвідношення (5) використано в апаратах “штучна нирка” моделі 4008S фірми Fresenius для розрахунку Кt/V.

Але в технічній документації вказується на необхідність визначення об’єму рідини в орга-нізмі людини іншими методами. Існують ще два варіанти визначення загального об’єму рідини в організмі людини – Hume-Weyer і формула (3):

, (6)

. (7)

Порівняльний аналіз визначення об’єму рідини в організмі людини за формулами (5) – (7) наведено на рис. 2.
^

Клінічне дослідження ефективності


гемодіалізу

Під спостереженням знаходилося по 20 паці-єнтів із ТСХНН різної статі, зросту, ваги, віку, які проходили лікування у відділенні хронічного гемодіалізу Київської обласної клінічної лікарні №1 та Київського міського нефрологічного центру у 2002 р.

Відділення мають найсучасніші апарати “штучна нирка” (АШН) моделі 4008S фірми Fresenius.

На основі запротокольованих антропометричних даних пацієнтів та параметрів керування АШН було проведено комп’ютерне моделювання процесу керування у гемодіалізній системі для отримання теоретично досяжних значень ГІД для кожного пацієнта.

Похибка розрахунку становить ( 3 – 5) %.



Вік, рік

a



Зріст, см

б



Вага, кг

в

Рис. 2. Зміна загального об’єму рідини в організмі людини залежно від віку (а), зросту (б), ваги (в):

––– за формулою Ватсона; …….. за Hume-Weyer;
---- за формулою (3)

Паралельно було проведено розрахунок ГІД для кожного пацієнта за лабораторними даними. Похибка розрахунку становить (± 5) %. Результати розходження ГІД між модельними та лабораторними значеннями для різних відділень гемодіалізу наведено на рис. 3.

^ Аналіз результатів

На сумарний кліренс діалізатора впливають три складові:

– відхилення параметрів діалізатора від номінальних значень;

– точнісні параметри вимірювальних приладів АШН;

– фізичні параметри крові та артеровенозної фістули.

Як відомо, жодна з фірм-виробників не наводить даних про можливе відхилення параметрів діалізатора від значень, які наведено в його паспорті. Це свідчить про те, що технологічний процес формування мембрани діалізатора має випадковий характер і утримувати його в заданих межах не вдається. Це може призводити до того, що, змінивши діалізатор або партію діалізаторів, не змінюючи тип діалізатора, можна отримати додаткову похибку.

Рандомізовані дослідження у цьому напряму відсутні, тому неможливо дати точну кількісну оцінку зміни кліренсу при таких замінах. Але експертні оцінки похибки кліренсу діалізатора вказують на те, що вони можуть становити 10 % і більше.

Для вимірювальних приладів АШН у технічній документації наводяться точнісні характе-ристики. Так, для АШН моделі 4008S фірми Fresenius абсолютна похибка для кров’яної помпи та діалізуючого насосу може бути 10 %. Для ультрафільтраційної помпи АШН похибка вимірювання становить 1 %, і в нашому випадку нею можна знехтувати. Іншими словами, похибка вимірювальних приладів АШН, які відповідають нормативній документації, при збігу несприятливих обставин, як видно з рис. 1, може призводити до зменшення ефективного кліренсу діалізатора до 10–15 %.

Таким чином, сумарна похибка між розрахунковим ефективним кліренсом процесу та реально отриманим за рахунок похибки вимірюваних приладів та зміни діалізатора може досягати 25 %.



а



б

Рис. 3. Оцінка ефективності керування у ГДС:
а –Київська обласна клінічна лікарня №1; б – Київський міський нефрологічний центр:

^ 1 – розрахункове значення ГІД; 2 – реально отримане значення ГІД; 3 – відносне відхилення ГІД від значення 1,2

За рахунок неадекватності математичних моделей представлення об’єму рідини в організмі людини, похибка в його визначенні за формулами (5)–(7), як бачимо з рис. 2, може досягати 20 %.

Наведені розрахунки похибок у визначенні кліренсу діалізатора та об’єму рідини в організмі людини підтверджуються і дослідженнями у
клінічних умовах.

За результатами комп’ютерного моделювання процесу управління в гемодіалізної системі (ГДС) і статистичної обробки даних доведено (рис. 3), що у 80 % випадків встановлені режими АШН повинні забезпечувати критерій ефективності гемодіалізу (ГІD>1,2):

D3роз= 1,377 ± 0,098; D1роз= 1,544 ± 0,114;

 > 0,05

(^ D3 – Київський міський нефрологічний центр; D1 – Київська обласна клінічна лікарня №1).

За результатами лабораторних досліджень, ефективність управління у ГДС у 80 % випадків не відповідає мінімально допустимому значенню (ГІD=1,2): D3лаб = 0,94 ± 0,096; D1лаб =
= 1,11 ± 0,109; > 0,05.

Висновки

Кількісне значення ГІД, яке можна було б
прийняти за оптимальне, сьогодні не є визначеним.

Можливим фактором, який впливає на варіабельність значення ГІД, є відсутність стандартизованої методики, за якою проводився б його розрахунок у різних клініках. Підтвердженням цього припущення є відсутність похибки вимірювання ГІД у фахових виданнях.

Кліренс діалізатора – це параметр, який залежить від багатьох змінних, що впливають на
формування його сумарного значення.

Врахувати ж вплив цих змінних на сумарне значення кліренсу діалізатора у клінічних умовах з необхідною точністю є завданням занадто трудомістким. Використання паспортних даних діалізатора при розрахунку значення ГІД може призводити до сумарної похибки у визначенні ГІД в
10–20 %.

Розрахунок загального об’єму рідини в організмі людини за сучасними математичними моделями може вносити додаткову похибку в ефективне значення ГІД (до 25 %).
^

Список літератури


1. Моделювання процесу гемодіалізу та інтегральна оцінка його ефективності / І.Ф. Бойко, С.Т. Поліщук, Б.С Шейман та ін. // Вісн. НАУ. – 2003. –
№3–4. – С. 8–12.

2. Zhensbeng Li, MD, Nancy L. Lew, S.M, J. Michael Lazarus. Comparing the urea redaction ratio and the urea product as outcome-based measures of hemodialysis // Americal Jornal of Kidney Disease. – 2000. – Vol. 35, № 4(April). –Р. 598–605.

3. Twardowski ZJ. Daily dialysis: Is this a reasonable option for the new millennium?// Nephrology Dialysis Transplantology. – 2001. – 16(7). – Р. 1321–1324.

4. Стецюк Е.А., Третьяков Б.В., Калашников С.В. Прощание с классическим гемодиализом и гемодиализ XXI века // Нефрология: Материалы Все- рос. науч.-практ. конф. “Нефрология и диализ”. – 2003. – Т. 7, прил. 1. – С. 61–65.

5. Мудлер В. Введение в мембранную технологию. – М.: Мир, 1999. – 513 с.

6. Online Clearence Monitor. Operating Instructions for 4008 H/S Dialysis Machines. Part number:
M31 490 1. – Fresenius Medical Care. – 2002.

Стаття надійшла до редакції 06.10.04.

И.Ф. Бойко, С.Т.Полищук

Влияние погрешностей оценки параметров управления в аппаратах “искусственная почка” на
эффективное значение гемодиализного индекса дозы

Рассмотрены возможные причини расхождения мнения различных ученых в оценке оптимального значения гемодиализного индекса дозы. Доказано, что современные математические модели, используемые для расчета гемодиализного индекса дозы, могут уменьшать его реальное значение на
20–30 %, что приводит к неоднозначности трактования сравниваемых результатов.

I.F. Boyko, S.T. Polischuk

Influence of errors in an estimation of control parameters in an artificial kidney eqipment on the effective value of hemodialysis index dose

The possible reasons in a disagreement of scientists in an estimation of optimum value of haemodialysis index dose are analyzed. It is proved, that the modern mathematical models used for calculation the haemodialysis index dose, can decrease its real value by 20–30 % that can result in ambiguity of compared results.


Схожі:

Інформаційно-діагностичні системи iconІнформаційно-діагностичнІ системИ
Запропоновано використання коригуючих властивостей числової системи залишкових класів для багаточастотного методу усунення неоднозначності...
Інформаційно-діагностичні системи iconІнформаційно-діагностичні системи
Чернігівський державний інститут економіки І управління, e-mail: rector@geci cn ua
Інформаційно-діагностичні системи iconРозпорядження 04. 10. 2010р м. Львів №92 Про формування інформаційно-аналітичної системи «Консультант»
«Наука» запроваджується інформаційно-аналітична система «Консультант», в основі якої лежить принцип створення структурованих запитів...
Інформаційно-діагностичні системи iconКлінічні особливості перебігу та діагностичні критерії в. А. Горбась, асп
Негоспітальні гострі пневмонії у дітей: клінічні особливості перебігу та діагностичні критерії
Інформаційно-діагностичні системи iconМетоди І засоби обробки інформації
Методичні вказівки та завдання до курсової роботи для студентів Інституту заочного та дистанційного навчання спеціальностей 160103...
Інформаційно-діагностичні системи iconМетоди і засоби обробки інформації
Методичні вказівки та завдання до курсової роботи для студентів Інституту заочного та дистанційного навчання спеціальностей 160103...
Інформаційно-діагностичні системи iconІнформації та обробки даних щодо підготовки, проведення та поліпшення роботи наукових конференцій, створення інформаційно-пошукової системи. Анотація
Мета розробки. Уніфікація інформації та обробки даних щодо підготовки, проведення та поліпшення роботи наукових конференцій, створення...
Інформаційно-діагностичні системи icon Ніценко А. О
Переваги використання корпоративних web-технологій при розробці інформаційно-адміністративної системи вищого навчального закладу
Інформаційно-діагностичні системи iconПоложення про кабінет інформатики та інформаційно-комунікаційних технологій навчання загальноосвітніх навчальних закладів Загальні положення
Кабінет інформатики та інформаційно-комунікаційних технологій (далі кіікт, кабінет) призначений для формування інформаційно-освітнього...
Інформаційно-діагностичні системи iconПитання до державного іспиту
Діагностичні принципи-альтернативи: ендогенне-психологічне – органічного походження
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи