Скринфакс

Справка о диагностической системе «Скринфакс»

best poster award

Best poster award 14-th Joint International IMEKO

scrinfax_head

Диагностическая система основана на принципиально новой не имеющей аналогов в мировой практике теории информационной функции сердца и технологии информационного анализа электрокардиосигналов с целью  диагностики заболеваний внутренних органов и относится к категории компьютерных информационных систем в области медицины Технология информационного анализа защищена шестью патентами России: № RU 21595574C1 от 27.11.2000 г., № RU 2157093С1 от 10.10.2000 г., № RU 2163088C1 от 20.02.2001 г., № RU 2184483 от 10.07.2002 г., № RU 2211658C1 от 10.09. 2003 г., № RU 2407431 C1 от 27.12.2010 г.

Диагностическая система предназначена для предварительной диагностики наиболее распространённых заболеваний внутренних органов среди населения, в том числе и онкопатологии с указанием наиболее вероятной локализации. Показания к использованию медицинской технологии. Массовые обследования населения, диспансеризация школьников, студентов, спортсменов, военнослужащих, сотрудников учреждений; первичное обследование пациентов в амбулаторно-поликлинических, лечебно- профилактических и реабилитационных учреждениях, на дому, в транспорте, в полевых условиях, для  оценки эффективности лечебно-прфилактических и реабилитационных мероприятий.

Перечень диагностируемых заболеваний включает: ишемическую болезнь сердца, гипертоническую болезнь, сахарный диабет, желчекаменную, мочекаменную и язвенную болезни, железодефицитную анемию, некроз и риск некроза головки бедренной кости, хронический простатит, гиперпластические процессы в матке  в виде миомы и эндометриоза, мастопатию, аденому, полипы различных локализаций и другие заболевания, а также риск онкопатологии с указанием наиболее вероятной локализации (всего около 30 заболеваний).

Характеристики метода: чувствительность не менее 90%, специфичность 98%, воспроизводимость результатов диагностики 80-100%.

Методика исследования: непрерывная регистрация от 300 до 600 электрокардиосигналов в трех стандартных отведениях по методике съёма ЭКГ в течение 6-12 минут (в зависимости от частоты пульса).

Метод информационного анализа  электрокардиосигналов позволяет:

диагностировать заболевания на любом этапе их развития, в том числе на             начальной доклинической стадии; диагностировать заболевания бессимптомного течения; контролировать эффективность лечебных, реабилитационных и профилактических мероприятий; осуществлять динамический контроль заболеваний в процессе диспансерного наблюдения и повторных обследований; осуществлять скрининг-диагностику во время проведения диспансеризации коллективов людей и населения; контролировать здоровье учащихся, студентов, спортсменов, людей оперативных служб; выявлять факторы профессиональной деятельности и среды обитания, способствующие возникновению и развитию заболеваний; осуществлять предварительный профессиональный отбор с учетом профпатологии и экстремальных факторов профессиональной деятельности.

Диагностическая система может использоваться: в любых лечебно-           диагностических, профилактических, реабилитационных и оздоровительных учреждениях; амбулаториях и  фельдшерских пунктах; непосредственно на рабочих местах; в  домашних условиях с выездом врача; при проведении медико-биологических исследований, в том числе в экстремальных условиях.

Диагностическая система прошла: клиническую апробацию во 2-ом Центральном военном клиническом госпитале имени П.В Мандрыко и в 3-ьем Центральном. военном клиническом госпитале имени А.А.Вишневского МО РФ, в Центре «Защита» МЧС РФ, техническую медицинскую экспертизу и сертификацию (Декларация о соответствии № РОСС RU.ИМ18.ДОО369 от 11.05.2012г.и Регистрационное удостоверение № ФСР 2011/10339 от 01 июня 2011 года. Срок действия: не ограничен).

Диагностическая система демонстрировалась: на 4-х международных ярмарках (Ганновер, Мюнхен, Загреб, Стамбул), на отечественной выставке «Архимед» в 2006 году награждена «Золотой медалью»;

Научные материалы доложены на 3-х международных конференциях.

Опубликовано: монография и 20 научных работ.

Диагностическая система используется: 2-ой Центральный военный клинический госпиталь имени П.В Мандрыка (отделение традиционной терапии), Московский специализированный центр по лечению асептического некроза головки бедренной кости «Медицинский центр ХуанДи», медицинский центр «Центр иммунокоррегирующей терапии» г. Санкт- Петербург, медицинский центр «Медведь» г. Великий Устюг, больницы Ступинского района Московской области, врачи частной практики.

Технология (метод) информационного анализа электрокардиосигналов основана на следующих положениях теории информационной функции сердца:

1) Сердце выполняет важную информационную функцию, генерируя во внутреннюю среду организма сигналы с семантикой здоровья и заболеваний. Эта функция осуществляется сердцем постоянно, обладает высокой степенью самостоятельности и независима от того состояния, в котором находится человек: во время сна, бодрствования, активного отдыха и любого вида деятельности.

2) Признаком информационной функции сердца является вероятностный характер вариабельности показателей пространственно – временной динамики кардиоимпульсов электрической, магнитной и гидродинамической природы, которая представляет собой случайный нестационарный процесс и отражает закладку информации путем амплитудной и частотно-фазовой модуляции соответствующих параметров.

3) Модулирующий механизм закладки информации в кардиоимпульсы заложен в автономной системе регуляции сердца. Он может осуществляться в двух режимах: с участием нейрогенных механизмов и в автономномрежиме (по результатам исследования информационной функции пересаженного сердца), что свидетельствует о исключительно высокой степени надежности и адаптивности информационной функции сердца [1]. Механизм модуляции является единым для электрических, магнитных и гидродинамических импульсов, генерируемых сердцем.

Основу технологии информационного анализа электрокардиосигналов [1,2] составляет кодирование, т.е. преобразование динамики основных параметров QRS-комплексов в кодовый текст (кодограмму): амплитуды-размаха (Rn), условного «фазового» угла (по tg угла α противолежащего tRn – tRn+1) и частоты следования QRS-комплексов (tRn – tRn+1). Кодирование позволяет обеспечить преобразование в символы возможные варианты динамики параметров электрокардиосигналов и получить кодограмму (рис. 1).

scr_patient1

Составной частью диагностического алгоритма является банк «кодовых портретов», кодов отдельных заболеваний. Коды заболеваний представляют собой набор сочетаний символов встречающихся в 100% кодограмм больных отдельными заболеваниями (рис. 3 а, б, в, г). Группы больных отдельными заболеваниями формировались с учетом всесторонней клинико-лабораторной и инструментальной их верификации. Наличие того или иного заболевания при обследовании пациента признается в том случае, если в его кодограмме присутствует полный набор комбинаций символов составляющий код соответствующего заболевания.

scr_patient2

Исследования, проведенные с учетом пола, возраста и физиологических состояний: в покое, во время и после физических нагрузок, психо-эмоциональных стрессов, в период сна и бодрствования свидетельствуют о том, что коды заболеваний обладают высокой стабильностью и специфичностью. Код, » нормы или заболевания можно рассматривать в качестве условного выражения их информационной сущности.

Алгоритм диагностики включает следующие этапы (рис.3): кодирование  динамики основных параметров электрокардиосигналов и получения первичной кодограммы (рис. 1).  Затем, структурирование первичной и получение вторичной структурированной кодограммы (рис. 2). После структурирования первичной кодограммы на n-членные комбинации символов осуществляется подсчет одинаковых комбинаций и распределение их с учетом частоты встречаемости.

scr_patient3

Третий этап — определение в кодограмме обследуемого пациента кодовых комбинаций, составляющих эталон нормы. Причем, он должен состоять из комбинаций символов той же n-членности, что и структурированная кодограмма пациента. Если при сопоставлении структурированной кодограммы пациента  и эталона нормы установлен их полный набор,  в заключении указывается «Практически здоров». Если в структурированной кодограмме обследуемого нет полного набора комбинаций символов, составляющих эталон нормы, то в заключении указывается  «Нездоров». После процедуры определения состояния здоровья из структурированной кодограммы исключаются все комбинации символов, которые входят в состав эталона нормы.

Четвертый этап заключается в последовательном сравнении оставшихся комбинаций символов структурированной кодограммы  с эталонами заболеваний, имеющихся в банке эталонов состоящие из комбинаций символов той же n-членности. При 100% наличии комбинаций символов, составляющих эталон того или иного заболевания, есть основание для указания его в заключении.

В виду того, что съём электрокардиосигналов происходит одновременно в нескольких отведениях с последующей параллельной их обработкой и осуществлением процедур, согласно изложенному алгоритму диагностики, на заключительном пятом этапе формируется итоговое заключение простым суммированием заключений, полученных по каждому отведению в отдельности.

Определение активности заболевания.

Важным компонентом диагностики заболеваний является определение активности заболевания, которая выражена в % и отражает активность реализации информационной сущности заболевания в материальные события специфичные для него.  Обнаружена прямая корреляция, с одной стороны, между высокой активностью заболевания, остротой или агрессивностью клинических и лабораторно-инструментальных симптомов, а, с другой, —  высокой частотой большинства эталонных комбинаций символов соответствующего заболевания в кодограмме обследуемого.

Активность информационной сущности нормы.

Методика определения активности информационной сущности нормы предусматривает алгоритм следующих действий: 1 – получение первичной кодограммы обследуемого методом преобразования динамики основных параметров электрокардиоимпульсов в соответствии с кодированием, на основе которого получен эталон нормы; 2 – структурирование первичной кодограммы на n-членные комбинации символов, которые равны количеству символов в комбинациях эталона нормы; 3 – определение доли (в %) комбинаций символов эталона нормы среди наиболее часто встречающихся в структурированной кодограмме, количество которых должно быть равно количеству комбинаций символов в эталоне. Например, эталон нормы при использованном варианте кодирования включает 10 трехчленных комбинаций символов. С учетом этого количества в структурированной на трехчленные комбинации кодограмме обследуемого отсчитываются 10 самых часто встречающихся комбинаций. Далее определяется количество среди них эталонных комбинаций нормы, выраженное в процентной доле. Если таких эталонных комбинаций символов окажется четыре, то активность информационной сущности нормы у обследуемого пациента составляет 40%.

При проведении скрининг — диагностики у одного и того же обследуемого возможна регистрация информационной сущности нормы различной степени активности. Это объясняется высокой лабильностью данного показателя у здоровых людей. Он варьирует во время сна, отдыха, при любом виде деятельности, психо-эмоциональном стрессе и физической работе.

Активность информационных сущностей заболеваний.

Методика определения активности информационной сущности заболеваний совпадает с той, которая изложена применительно к здоровым людям. Принципиальным дополнением является обязательная процедура вычитания из структурированной кодограммы обследуемого кодовых комбинаций символов составляющих эталон нормы. Эта процедура предваряет алгоритм последующих действий, направленных на определение активности информационной сущности заболевания. Если у больного среди фактического набора наиболее часто встречающихся комбинаций символов не обнаружены эталонные комбинации того или иного заболевания, следует считать, что активность информационной сущности соответствующего заболевания равна 0%. Наличие часто встречающихся эталонных комбинаций символов указывает на активность соответствующей информационной сущности заболевания. Её   можно выразить в процентной доле этих комбинаций среди всех часто встречающихся комбинаций символов.

Активность информационных сущностей заболеваний имеет четкий параллелизм со стадией развития заболеваний, остротой патоморфологического процесса, выраженностью клинических и лабораторно-инструменталных симптомов. В частности, наличие жалоб, симптомов и результатов лабораторно-инструментального обследования, свидетельствующих об активной фазе заболевания, как правило, сочетается с  высоким (более 50%) показателем активности информационной сущности этого заболевания. Напротив, низкому проценту активности заболевания (менее 20%) соответствует стадия ремиссии заболевания или отсутствие функциональных и патоморфологических изменений, специфичных для заболевания, что может свидетельствовать об отсутствие  формирования заболевания.

Характер динамики показателя активности информационной сущности заболеваний может иметь значение при выяснении факторов, провоцирующих или блокирующих развитие заболевания.

Информационные критерии стадий развития заболеваний.           Многочисленные клинико-статистические сопоставления позволили предложить следующие условные критерии активности информационной сущности заболевания. Отсутствие (0%) активности информационной сущности заболевания наблюдается у здоровых людей, но имеющих наследственную отягощенность и риск возникновения заболевания, соответствующего информационной сущности. «Носительство» неактивной информационной сущности заболевания напоминает  аналогичное состояние при «вирусоносительстве», когда вирус в организме присутствует, но заболевание, вызываемое им, отсутствует. Аналогичная ситуация может иметь место при стойкой ремиссии хронического заболевания.

Активность информационной сущности до 30%  соответствует стойкой ремиссии хронического заболевания или  преморбидному состоянию с риском возникновения заболевания. При величине активности от 30 до 50% наблюдается стадия реконвалесценции или неустойчивой ремиссии хронического заболевания или начинающееся обострение хронического заболевания, а так же преимущественно функциональная стадия впервые развивающегося заболевания. Активность информационной сущности заболевания, превышающая 50%, характерна для острой фазы заболевания или обострения хронического заболевания с клиническими симптомами и соответствующим патоморфологическим субстратом. Предлагаемые критерии активности информационной сущности заболевания следует принимать как условные, однако, целесообразность их использования в скрининг-диагностики оправданна длительной практикой.

Информационные критерии эффективности лечения.

Опыт скрининг-диагностики заболеваний внутренних органов на основе использования метода информационного анализа электрокардиосигналов позволяет предложить несколько способов и критериев оценки эффективности лечения.

Первый способ основан на оценке динамики показателя активности  информационной сущности заболевания до лечения, во время и после лечения. При этом можно использовать критерии активности информационной сущности заболевания, эквивалентные определенным стадиям развития и фазам активности заболевания.

Динамика активности информационной сущности заболевания  по сравнению с динамикой клинических и лабораторно- инструментальных симптомов носит опережающий характер. Во времени она колеблется от нескольких часов до нескольких суток. Данное обстоятельство позволяет обеспечить более динамичный лечебный процесс. Например, при отсутствии существенной положительной динамики активности информационной сущности заболевания производить смену препаратов, не дожидаясь динамики соответствующих клинических признаков. Возможна и противоположного характера ситуация, когда в острых случаях, например, при гипертоническом кризе клинические симптомы быстро ликвидируются мероприятиями ургентной терапии, однако активность информационной сущности гипертонической болезни может оставаться достаточно высокой. Подобные ситуации убедительно свидетельствуют о высоком риске повторения гипертонического криза и о необходимости назначения пролонгированного лечения основного заболевания.

Динамика активности информационной сущности заболевания может быть весьма полезной при оценке эффективности оперативных методов лечения. В частности, сравнительная оценка активности информационной сущности заболевания до операции и после неё может быть полезной в онкологической практике: отсутствие положительной динамики информационной сущности после оперативного вмешательства может свидетельствовать либо о состоявшемся «пылевидном» метастазировании, либо об агрессивном течении основного процесса. То и другое создает высокий риск рецидива ракового процесса и должно быть учтено при формировании программы дальнейшего ведения больного.

Второй способ. Признаком выздоровления является не только существенное (менее 20%) снижение активности информационной сущности, но, в ряде случаев, исчезновение полного набора комбинаций символов, составляющих эталон болезни. В подобных случаях важную роль приобретают повторные исследования пациента. В начале, как правило, имеет место непостоянство информационной сущности. Затем наступает период стойкого отсутствия информационной сущности заболевания. Возобновление регистрации её при повторных исследованиях следует считать признаком риска рецидива заболевания. Постоянство информационной сущности заболевания при повторных обследованиях пациента всегда свидетельствуют либо о наследственной природе заболевания, либо о его хронизации, стойкости и тяжести, весьма характерной для онкологических заболеваний.

Таким образом, динамичность информационной сущности болезней, определяемой по динамике часто встречающихся соответствующих ей эталонных кодовых комбинаций, следует рассматривать как важное её свойство, которое имеет значение не только для оценки течения заболевания, прогноза возможного обострения или рецидива, но и для контроля эффективности лечебных мероприятий. Причем, это свойство имеет опережающий характер по отношению к динамике клинических и лабораторно-инструментальных симптомов.

Третий способ. Показателем эффективности лечения может служить восстановление полного набора комбинаций символов, составляющих эталон здоровья. Данный факт указывает на восстановление здоровья и повышение качества жизни в связи с успешным лечением заболевания.

В заключении каждое заболевание сопровождается процентом его активности и имеет соответствующую цветовую индикацию:

Красный цвет — заболевание имеет активность более 50%, что соответствует острой стадии заболевания или обострению хронического

  • заболевания с клиническими симптомами и соответствующим патоморфологическим субстратом;
  • Оранжевый цвет – заболевание имеет активность 30-50%, что соответствует стадии реконвалесценции или неустойчивой ремиссии хронического заболевания, а так же преморбидной стадии впервые развивающегося заболевания;
  • Желтый цвет – соответствует заболеванию с активностью до 30% и свидетельствует о стойкой ремиссии хронического заболевания или о преморбидной стадии с риском возникновения заболевания;
  • Фиолетовый цвет – заболевание с 0% активностью указывает на стойкую ремиссию хронического заболевания, на наследственно обусловленный или сложившийся риск возникновения заболевания.

Возможные осложнения и способы их устранения

Осложнений при использовании диагностической системы «Скринфакс» не установлено.

Ложноположительный результат может быть следствием способности диагностической системы выявлять заболевания на этапе, когда ещё нет специфических клинических и лабораторно-инструментальных признаков заболевания. Он является проявлением, в ряде случаев, более высокой специфичности диагностических эталонов для информационного анализа в сравнении с другими применяемыми методами исследования. Ложноотрицательный результат может наблюдаться при частичном и полном блоке информационной функции сердца, характеризуя тяжелое неблагоприятное течение заболевания и ослабление информационной функции сердца. В подобных случаях отрицательный ложный результат при очевидном диагнозе и тяжелом состоянии больного является симптомом неблагоприятного развития заболевания. Он может использоваться в роли критерия прогноза течения заболевания.

Ложноположительный и ложноотрицательный результаты наиболее часто наблюдались при онкологических заболеваниях: ложноположительный результат может указывать на «онкологическую ситуацию» в организме человека, т.е. на риск возникновения онкопатологии, а ложноотрицательный результат, как правило, наблюдается в финальной стадии заболевания, когда свертывается информационная функция сердца, последовательно возникает частичный, а затем полный ее блок, что служит сигналом приближающегося смертельного исхода.

Эффективность использования новой медицинской технологии

Метод информационного анализа электрокардиосигналов разработан и апробирован при обследовании 570 здоровых и 23017 больных людей с различными заболеваниями неинфекционной природы, в том числе и с онкопатологией [1]. Группы здоровых людей и больных с различными заболеваниями внутренних органов сформированы на основе тщательного клинического анализа с использованием методов лабораторной и инструментальной диагностики как в условиях поликлиники или лечебно- диагностического центра так и в период лечения в  больнице или госпитале. Исследования проведены с учетом пола, возраста и физиологических состояний: в покое, во время и после физических нагрузок, психо-эмоциональных стрессов, в период сна и бодрствования, в некоторых экстремальных условиях деятельности и обитания. Более половины (63%) больных в последующем находились под наблюдением и проходили повторные исследования с применением технологии информационного анализа электрокардиосигналов. В целом разносторонний клинический материал, включает более 40 тыс. исследований.

Характеристики метода: чувствительность не менее 90%, специфичность  90-98%, воспроизводимость результатов диагностики  от 80 до 100%.

Преимущества перед существующими методами компьютерной диагностики:

-возможность экспресс-диагностики наиболее распространенных и опасных для здоровья заболеваний среди населения;

— диагностика заболеваний на любой стадии их развития;

-диагностика заболеваний скрытого (бессимптомного) течения;

      -простота исследования для медицинского персонала;

-необременительность  и неинвазивность  для обследуемого;

-возможность использования метода диагностики в любых учреждениях медицинского назначения и в, первую очередь, в амбулаторно-поликлинических учреждениях, а также в транспорте, на дому, в любых населённых пунктах, в полевых условиях;

-перспектива расширения перечня диагностируемых заболеваний;

-подключение к диагностической системе средств современной коммуникации

best_award_usp_2011

Список литературы (основной по информатике)

1. Успенский В.М. Информационная функция сердца. Теория и практика диагностики заболеваний внутренних органов методом информационного анализа электрокардиосигналов.- М.:«Экономика и информация», 2008.-116с.

2. Успенский В.М. Информационная функция сердца. // Клиническая медицина, — 2008. – Т. 86. — №5. – С. 4-13.

3. Успенский В.М. Информационная функция сердца в диагностике заболеваний внутренних органов. // Военно-медицинский журнал, — Т. 188. — 2010. — № 9. – С. 45- 51.

4. Успенский В.М. Теория и практика диагностики заболеваний внутренних органов методом информационного анализа электрокардиосигналов. Пособие для врачей. — М.: «Экономика и информация», 2008. — 49 с. .

5.  V. Uspenskiy.  Information Function of the Heart. A Measurement Model // Measurement 2011, Proceedings of the 8-th International Conference, Slovakia. 2011, p. 383-386.

6. Viacheslav Uspenskiy. Information Function of the Heart. Biophysical substantiation of technical requirements for electrocardioblock registration and measurement of electrocardiosignals parameters acceptable for information analysis to diagnose internal diseases. Joint International IMEKO TC1+ TC7+ TC13 Symposium August 31st− September 2nd, 2011, Jena, Germany urn: nbn: de: gbv: ilm1-2011imeko: 2, urn: nbn: de: gbv: ilm1-2011imeko-024:6

7. V. Uspenskiy.  Diagnostic System Based on the Information Analysis of Electrocardiogram. Proceedings of MECO 2012. Advances and Challenges in Embedded Computing. Bar, Montenegro, June 19-21, 2012, p. 74-76.