Гии и травматологии предлагается способ оценки и интерпретации показателей ауторегуляции мозгового кровообращения с применением самоорганизующихся карт Кохонена

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Isbn 978-5-7262-1377 нейроинформатика 2011, 136.96kb.
• А. А. Использование самоорганизующихся карт в задача, 37.3kb.
• Средства для лечения ибс и нарушения мозгового кровообращения, 38.79kb.
• Российская научно-практическая конференция «Нарушения мозгового кровообращения: клиника,, 25.47kb.
• Российская научно-практическая конференция Нарушения мозгового кровообращения: диагностика,, 51.34kb.
• Санаторное лечение больных с нарушением мозгового кровообращения с применением кинезотерапевтических, 410.93kb.
• Цыремпилова ирина Семеновна русская православная церковь и государственная власть, 611.96kb.
• Задание для самостоятельной работы по теме «Средства терапии нарушений мозгового кровообращения», 46.07kb.
• Применение методов аппаратной механотерапии (huber) в комплексном лечении последствий, 46.23kb.
• Программа Российской научно практической конференции «Нарушения мозгового кровообращения:, 1315.2kb.

Н.В. КОЛПАКОВА

Научный руководитель – О.А. МИШУЛИНА, доцент

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»


ПРИМЕНЕНИЕ КАРТЫ КОХОНЕНА ДЛЯ АНАЛИЗА

ПОКАЗАТЕЛЯ АУТОРЕГУЛЯЦИИ

МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ


По данным мониторинга состояния пациентов НИИ неотложной детской хирургии и травматологии предлагается способ оценки и интерпретации показателей ауторегуляции мозгового кровообращения с применением самоорганизующихся карт Кохонена.


Важнейшее место в мониторинге состояния больного с черепно-мозговой травмой занимает оценка степени ауторегуляции мозгового кровообращения. Нарушения ауторегуляции означают истощение физиологических компенсаторных механизмов и резко увеличивают риск развития церебральной ишемии.

Для оценки степени сохранности ауторегуляции значительную поддержку оказывают индексы [1], вычисляемые по непосредственно измеряемым параметрам состояния больного: артериальному и внутричерепному давлению (АД и ВЧД), частоте дыхания и сердечных сокращений (ЧД и ЧСС), показателям сатурации крови [2].

В работе поставлена задача исследования значимости для медицинской практики индекса PRx (pressure reactivity index) – коэффициента реактивности церебральных сосудов. Рассматриваемый индекс определён как коэффициент линейной корреляции Пирсона между медленными (периодом от 20 секунд до 3 минут) волнами ВЧД и среднего АД. В силу доступной дискретности измерений, равной 30 секундам, индекс рассчитывается в скользящем «окне» шириной 20 минут (40 измерений). Выделяют три группы значений индекса: PRx < 0 – ауторегуляция в норме; 0 ≤ PRx < 0,2 – опасное состояние возможной потери ауторегуляции и 0,2 ≤ PRx – ауторегуляция утрачена.

Информационная значимость показателя PRx понимается в работе как устойчивое соответствие группе близких состояний больного (значений вектора измеряемых параметров) определённому диапазону значений PRx. Для группирования векторов измеряемых параметров применена самоорганизующаяся карта Кохонена (SOM, Self-Organizing Map) [3], которая позволяет упорядочить группы данных по критерию их близости в пространстве признаков. Особенность предложенной процедуры настройки SOM состоит в дополнении вектора измеряемых параметров расчётным значением исследуемого показателя PRx. Это означает, что признак, которым производится «окраска» карты (коэффициент ауторегуляции), используется при её самообучении.

Каждому нейрону карты Кохонена (кластеру данных) сопоставляется диаграмма относительного количества обучающих примеров, имеющих значения PRx в трёх указанных выше диапазонах. На рис. 1 представлена карта с «окраской» нейронов соответствующими диаграммами. Близость «окраски» карты на обучающей и тестовой выборках свидетельствует о способности карты к генерализации данных.

а)	б)
Рис 1. Окраска нейронов карты Кохонена на обучающей (а) и тестовой (б) выборках

Наблюдаются кластеры, в которых преобладают значения индекса одного из диапазонов (PRx < 0). Они локализованы в плоскости карты, следовательно, близки в исходном пространстве признаков. Полученный результат свидетельствует о закономерной связи показателя PRx с параметрами состояния больного.

Другое подтверждение полученного вывода даёт расчёт средних значений индекса по кластерам для обучающих и тестовых примеров (рис. 2).

Рис. 2. Средние значения PRx для каждого кластера карты

Кроме визуальной оценки распределения значений исследуемого коэффициента в пространстве измеряемых параметров, построенная карта может быть использована для ретроспективного анализа изменений состояния больного, а также для наблюдения состояния в реальном времени и прогнозирования дальнейшего развития ситуации.


Список литературы

1. Ruwan Alwis Weerakkody, Marek Czosnyka, Rikin A. Trivedi and Peter J. Hutchinson. Head Injury. A Multidisciplinary Approach. Сambridge University Press. 2009. Ch. 11, P. 87-102.
   
2. Фрэнк Уолтерс. Интракраниальное давление и церебральный кровоток. – Больница Френчей, Бристоль, Великобритания. Physiology (8, Article 4). 1998.
   
3. Т. Кохонен. Самоорганизующиеся карты. 3-е изд. Пер. с англ. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2008.