Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Классификация плацентарной недостаточности 11
1.2. Распространенность плацентарной недостаточности 13
1.3. Влияние плацентарной недостаточности на постнатальное
развитие детей 14
1.4. Факторы риска развития плацентарной недостаточности 15
1.5. Диагностика плацентарной недостаточности 24
1.6. Возможности прогнозирования плацентарной недостаточности 30
1.7. Использование искусственных нейронных сетей в медицине 33
ГЛАВА II. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материал исследования 42
2.2. Методы клинического исследования 45
2.3. Формирование основной и контрольной групп 49
2.4. Изучение факторов риска хронической гипоксии и ЗВУР плода 50
2.5. Моделирование хронической гипоксии и ЗВУР плода 52
2.6. Прогнозирование хронической гипоксии и ЗВУР плода 57
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Распространенность плацентарной недостаточности в изучаемых районах 58
3.2. Медико-социальная характеристика пациенток изучаемых групп 60
3.3. Клинико-эпидемиологическая характеристика пациенток изучаемых групп 65
3.4. Особенности течения беременности в изучаемых группах 72
3.5. Результаты обследования беременных изучаемых групп 74
3.6. Оценка эффективности методов диагностики плацентарной недостаточности 79
3.7. Анализ исходов беременности в основной и контрольной группах 85
ГЛАВА IV. ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПЛАЦЕНТАРНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ, ПРИВОДЯЩЕЙ К ВНУТРИУТРОБНОЙ ЗАДЕРЖКЕ РАЗВИТИЯ И ХРОНИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ ПЛОДА
4.1. Нейросетевое моделирование хронической гипоксии и ЗВУР плода 89
4.2. Формирование групп риска хронической гипоксии и ЗВУР плода с
использованием нейросетевого метода 94
ГЛАВА V. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 104
ВЫВОДЫ 119
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 120
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 120
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 122
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 160
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 172
- Классификация плацентарной недостаточности
- Изучение факторов риска хронической гипоксии и ЗВУР плода
- Распространенность плацентарной недостаточности в изучаемых районах
- Нейросетевое моделирование хронической гипоксии и ЗВУР плода
- ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Введение к работе
Одной из важнейших проблем современной перинатологии является хроническая плацентарная недостаточность (ПН). Следствием ПН являются гипоксия и задержка внутриутробного развития плода (ЗВУР), которые занимают ведущее место среди причин перинатальной и младенческой смертности [Федорова М.В., 1997; Медведев М.В., 1998; Кулаков В.И. и соавт., 1998]. Перинатальные потери при ПН составляют от 15%о среди доношенных до 104,4%о среди недоношенных новорожденных [Савельева Г.М., 2002]. Среди новорожденных с задержкой внутриутробного развития высока частота мекониальной аспирации, нарушений мозгового кровообращения, гнойно-септических заболеваний. ЗВУР оказывает влияние и на последующее физическое, психомоторное и неврологическое развитие ребенка и становление всех функций его организма [Strauss R.S., 1998, Gray Р.Н. et al., 1999, Wienerroither H. et al., 2001].
Несмотря на большое количество научных работ, вопросы профилактики и ранней диагностики хронической плацентарной недостаточности требуют усовершенствования. Дальнейшее улучшение медицинской помощи женщинам, страдающим ПН, требует детального изучения распространенности ПН и взаимосвязи ее с комплексом медицинских, социальных, биологических и средовых факторов, влияющих на ее развитие.
Имеются данные, указывающие на рост частоты ПН в результате урбанизации населения, сопровождающейся увеличением техногенной нагрузки, которая служит фоном для повышения уровня заболеваемости женщин [Медведев MB., 1998, Савельева Г.М., 2002, Bobak М., 2000, LoffredoC.A.,2001]..
Различные факторы риска оказывают неравнозначное повреждающее действие на фетоплацентарную систему. Достаточно трудно в совокупности неблагоприятных факторов у пациентки отделить степень влияния одного
7 фактора от другого, оценить, действуют ли они независимо друг от друга или суммарно, что диктует необходимость использования в исследованиях не только дескриптивного, но и аналитического этапа.
Необходимость формирования группы высокого риска по развитию плацентарной недостаточности на основании характерных для региона факторов риска обусловлена недостаточными возможностями диагностики, т.к. далеко не все районы имеют возможность проведения комплексной функциональной оценки состояния фетоплацентарной системы.
Комплексное клинико-эпидемиологическое исследование в районах с различным уровнем урбанизации и вредного промышленного производства (районе с высоким уровнем техногенной нагрузки, городском районе с высоким уровнем жизни и среднем городе-спутнике) позволит дать количественную оценку частоты плацентарной недостаточности, хронической гипоксии и ЗВУР плода, определить ведущие факторы, способствующие их развитию и обосновать комплекс мер, направленных на профилактику и раннюю диагностику данной патологии.
Цель исследования:
Повысить эффективность раннего прогнозирования возникновения внутриутробной задержки развития и хронической гипоксии плода путем использования нейросетевой программы, основанной на выявленных факторах риска.
Задачи исследования:
Изучить распространенность плацентарной недостаточности, приводящей к внутриутробной задержке развития и хронической гипоксии плода в районах с различным уровнем урбанизации и промышленного производства.
Выявить основные факторы, способствующие развитию хронической гипоксии и ЗВУР плода.
Оценить реальные возможности методов пренатальной диагностики (ультразвукового исследования, допплерометрии, кардиотокографии) и
8 определить приоритетность диагностических мероприятий у женщин, угрожаемых по развитию задержки внутриутробного развития и хронической гипоксии плода. 4. На основе использования искусственных нейронных сетей разработать «решающее правило» для формирования групп риска по возникновению плацентарной недостаточности, приводящей к внутриутробной задержке развития и хронической гипоксии плода. Научная новизна.
Установлена взаимосвязь между распространенностью и степенью тяжести плацентарной недостаточности и различным уровнем урбанизации и развития промышленного производства.
Выявлены социально-экономические и медико-биологические факторы риска, влияющие на частоту и степень тяжести хронической гипоксии и ЗВУР плода среди городских жительниц (возраст беременной, вредные привычки, профессиональные вредности, особенности акушерского анамнеза, экстрагенитальные заболевания).
Обоснована возможность вероятностного прогнозирования плацентарной недостаточности на основе использования искусственных нейронных сетей.
Практическая значимость работы.
Для практического здравоохранения предложен способ вероятностного прогноза хронической гипоксии и ЗВУР плода на основе использования искусственных нейронных сетей, который позволит врачам женских консультаций формировать группу высокого риска развития данной патологии для своевременного проведения комплекса лечебно-профилактических мероприятий, направленных на снижение частоты и тяжести внутриутробного страдания плода.
Обоснован комплекс диагностических мероприятий, позволяющий повысить эффективность диагностики хронической гипоксии и ЗВУР плода. Реализация и апробация работы.
Результаты работы доложены и обсуждены на краевой научно-практической конференции акушеров-гинекологов (Красноярск, 2002), региональных конференциях акушеров-гинекологов (Ачинск, Канск, Железногорск, 2003), межрегиональном научном фестивале «Молодежь и наука — третье тысячелетие» (Красноярск, 2002), межрегиональной научно-практической конференции «Молодежь Сибири - науке России» (Красноярск, 2003), международной конференции «Математические методы в медицине, биологии и биофизике» (Ангарск, 2003).
По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ. Результаты работы используются в научной, учебно-педагогической деятельности кафедр акушерства и гинекологии КрасГМА. Тест-таблицы по формированию групп риска внедрены в работу женских консультаций №№1 2,4 г. Красноярска и диагностического центра медицинской генетики.
По результатам исследований подготовлено пособие для врачей женских консультаций «Профилактика плацентарной недостаточности путем формирования групп риска с использованием искусственных нейронных сетей».
Объем и структура работы.
Диссертация изложена на 175 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, двух глав собственных исследований, обсуждения, выводов, практических рекомендаций и приложения. Указатель литературы включает 331 источник, в том числе 123 отечественных и 208 зарубежных. Диссертация иллюстрирована 19 таблицами и 27 рисунками.
Положения, выносимые на защиту:
1. Среди факторов риска хронической гипоксии и ЗВУР плода наиболее значимыми являются юный возраст беременной, сердечно-сосудистые и эндокринные заболевания, употребление наркотиков, отягощенный
10 акушерский анамнез по невынашиванию, ЗВУР и антенатальной гибели плода.
Формирование групп риска на основе «решающего правила», разработанного с использованием искусственных нейронных сетей, следует считать достоверным способом прогнозирования хронической гипоксии и ЗВУР плода.
Наибольшую чувствительность в диагностике плацентарной недостаточности имеет оценка уровня неконъюгированного эстриола, однако в группе риска, сформированной на основе популяционного и индивидуального прогноза, необходимо проведение комплексной пренатальной диагностики.
Классификация плацентарной недостаточности
Плацентарная недостаточность (ПН) представляет собой симптомокомплекс, при котором возникают морфо-функциональные нарушения плода и плаценты. ПН является частым осложнением беременности, сопровождается гипоксией, задержкой внутриутробного развития плода (ЗВУР), и занимает одно из ведущих мест в структуре перинатальной смертности. Разнообразие вариантов проявления ПН, частоты, характера и тяжести осложнений для матери и плода, преобладание расстройства той или иной функции плаценты зависят от гестационного срока, силы, длительности и характера воздействия повреждающих факторов, а также от степени выраженности компенсаторно-приспособительных возможностей системы мать-плацента-плод.
С учетом времени начала по отношению к срокам формирования плаценты выделяют первичную и вторичную ПН [12, 57,110]. Первичная ПН развивается в ранние сроки беременности (до 16 недель) в период имплантации, на ранних этапах развития плаценты и эмбриогенеза, под влиянием генетических, эндокринных, инфекционных и внешнесредовых факторов. Первичная ПН часто заканчивается гибелью эмбриона, прерыванием беременности в ранние сроки, аномалиями последа. Вторичная ПН возникает на фоне уже сформировавшейся плаценты под влиянием экстрагенитальных заболеваний и осложнений беременности.
По клиническому течению ПН подразделяют на острую и хроническую [70]. Острая ПН может возникнуть в любой срок беременности и во время родов вследствие нарушения маточно-плацентарного и плодово-плацентарного кровотока, приводит к острой гипоксии плода, которая часто заканчивается его гибелью. Хроническая ПН возникает чаще, чем острая, по времени начала чаще всего является вторичной. В зависимости от состояния компенсаторно-приспособительных реакций хроническая ПН подразделяется на следующие формы:
1. Компенсированная форма ПН, при которой имеют место начальные проявления патологического процесса в фетоплацентарном комплексе. Компенсаторно-приспособительные механизмы активируются и испытывают определенное напряжение, что создает условия для дальнейшего развития плода и прогрессирования беременности. Клинически компенсированная ПН проявляется гемодинамическими нарушениями I степени, при отсутствии признаков гипоксии плода на кардиотокограмме (КТГ).
2. Субкомпенсированная форма ПН характеризуется, усугублением тяжести осложнения. Компенсаторно-приспособительные механизмы испытывают предельное напряжение, что не позволяет обеспечить их реализацию в достаточной степени для адекватного течения беременности и развития плода. Клинически субкомпенсированная форма ПН проявляется ЗВУР I-II степени, гемодинамическими нарушениями I-II степени, начальными признаками гипоксии плода.
3. Декомпенсированная ПН характеризуется перенапряжением и срывом компенсаторно-приспособительных механизмов, которые не обеспечивают необходимых условий для дальнейшего прогрессирования беременности. В фетоплацентарной системе происходят необратимые морфо-функциональные нарушения. Клинически проявляется ЗВУР III степени, гемодинамическими нарушениями III степени, тяжелой гипоксией плода.
4. Критическая форма ПН — крайнее, максимально выраженное проявление необратимых морфо-функциональных нарушений фетоплацентарного комплекса, которые чаще всего влекут за собой гибель плода.
Изучение факторов риска хронической гипоксии и ЗВУР плода
Сбор информации о факторах риска осуществлялся нами посредством обработки специально разработанных анкет, заполненных беременными, а также амбулаторных карт беременных в женских консультациях и Диагностическом центре медицинской генетики. Анкетирование беременных основной и контрольной групп проведено лично автором. Анкета для беременных женщин включала в себя 46 вопросов, включая возраст женщины, условия проживания, особенности питания, семейное положение, наличие профессиональных вредностей, вредных привычек, наличие соматических и гинекологических заболеваний, наличие врожденной патологии у плода при предыдущих беременностях либо у кровных родственников, акушерский анамнез, особенности течения настоящей беременности (приложение 1). В случае выявления при анкетировании отягощенного акушерского либо семейного анамнеза, тератогенных воздействий в ранние сроки, а также юные и возрастные беременные направлялись для дообследования (включая инвазивные методы диагностики) в ДЦМГ.
Полученные в результате обследования 2600 беременных фактические материалы в виде количественных и качественных клинических, лабораторных, параклинических признаков (всего 27) регистрировались в тематической карте и составили компьютерную базу данных. Статистический анализ осуществлялся с помощью пакетов прикладных программ STATISTTCA 5.5 RUS, S-PLUS 2000, Mathcad 2001/. Различия между группами оценивались с помощью критерия статистики Пирсона %2, достоверным считалось значение % выше 3,84. Критическим уровнем значимости р принимался равным 0,05. Средние выборочные значения количественных признаков приведены в тексте в виде M+SD, где М - среднее выборочное, SD - стандартное отклонение. Для всех факторов риска рассчитывался относительный риск (ОР) и этиологический риск (ЭР).
Распространенность плацентарной недостаточности в изучаемых районах
В литературе имеется крайне малое количество популяционных исследований частоты и структуры ПН, кроме того, ввиду использования разных подходов к диагностическим критериям, частота ПН в представленных работах варьирует в очень широких пределах. Плацентарная недостаточность, как и большинство заболеваний, имеет мультифакториальную этиологию, причем явно доминирующий фактор часто отсутствует. В различных регионах возможно формирование своего характерного комплекса действующих факторов.
В 2000 г. в г. Красноярске количество родов составило 20229, в 2001 г. - 21622, в 2002 г. - 23691. Задержка внутриутробного развития диагностирована в 2000 г. 2574 новорожденных (12,72%), в 2001 г. - у 2431 (11,24%), в 2002 г. - у 2598 (10,96%) (рис.9).
Несмотря на повышенный интерес перинатологов и акушеров к проблеме хронической гипоксии и ЗВУР плода, до сих пор не существует единой точки зрения на профилактику, лечение и акушерскую тактику при данной патологии. Одним из путей повышения эффективности профилактических мероприятий является формирование групп повышенного риска.
В нашем исследовании применен не только дескриптивный, но и аналитический метод, поскольку было необходимо оценить не только частоту и особенности распространения ПН в районах с различным уровнем урбанизации, но и вклад различных факторов в развитие плацентарной недостаточности.
Признаки внутриутробной гипоксии выявлены у 547 новорожденных, в том числе в Ленинском районе - у 324 (29,45%), в Центральном районе - у 157 (18,47%), в г. Сосновоборске - у 66 (10,15%). Задержка внутриутробного развития диагностирована у 331 ребенка. В Ленинском районе частота ЗВУР составила 17,45%, в Центральном районе - 12,58%, в г. Сосновоборске -4,92%, различия в частоте ЗВУР статистически достоверны (р 0,05) (рис.10).
Нейросетевое моделирование хронической гипоксии и ЗВУР плода
Ввиду большого числа параметров, большого объема выборки (2600 пациентов), нелинейности связей между параметрами исследование влияния различных факторов на исход беременности производилось с помощью искусственных нейронных сетей.
При нейросетевом моделировании строились две модели: одна для прогнозирования задержки внутриутробного развития плода (сеть ПНі), вторая (сеть ПНг) - для прогнозирования хронической гипоксии плода. Для построения сети ПН] использовано 19 входных переменных (4 дискретных количественных, 3 интервальные и 12 качественных номинальных), в том числе данные анамнеза, заболевания женщины, течение первого триместра беременности, результаты ультразвукового исследования в 10-14 недель и биохимического скрининга.
В качестве входных переменных для создания нейронной сети ПН2 использованы 25 параметров (4 дискретных, 3 непрерывных интервальных и 18 номинальных), в том числе социально-экономические факторы (возраст, условия проживания, питания, вредные привычки, профессиональные вредности); экстрагенитальные заболевания женщины; гинекологические заболевания; акушерский анамнез; осложнения течения данной беременности; данные обследования (УЗИ в I, II и III триместрах, допплерометрия, кардиотокография, результаты биохимического скрининга и обследования на вирусные и бактериальные инфекции).
В качестве выходных величин при построении модели ПНі использованы симметричная и асимметричная формы ЗВУР плода, в сети ПН2 - хроническая гипоксия плода. По результатам нейросетевого моделирования значения дискретных переменных с малым параметром влияния последовательно исключались. Полученные неиросетевые модели имели весьма высокие значения коэффициентов множественной детерминации R квадрата и корреляции г. На всем наборе данных из 2600 случаев значения R квадрата составили 0,9201 и 0,9745 соответственно для асимметричной и симметричной ЗВУР, значения г - 0,9597 и 0,9872 соответственно (табл. 14).
Обсуждение полученных результатов
ПН является частым осложнением беременности, сопровождается гипоксией, задержкой внутриутробного развития плода (ЗВУР), и занимает одно из ведущих мест в структуре перинатальной смертности. Частота ПН, по данным различных авторов, составляет от 7,6 до 38,4% [55, 214, 252, 274, 276,322] и не имеет тенденции к снижению. Большие различия в частоте ПН, хронической гипоксии плода и ЗВУР во многом обусловлены отсутствием единых диагностических критериев.
Целью нашей работы явилось повышение эффективности раннего прогнозирования возникновения хронической гипоксии и ЗВУР плода путем использования нейросетевой программы, основанной на выявленных факторах риска.
В результате дескриптивного этапа исследования было выявлено, что частота ПН в г. Красноярске оказалась весьма высокой и варьировала в зависимости от района проживания беременных женщин. Максимальная частота ПН зарегистрирована в Ленинском районе (49,0%), минимальная - в г. Сосновоборске (15,84%). Частота гипоксии плода была наиболее высокой в Ленинском районе г. Красноярска (23,37% от количества обследованных), наиболее низкой - в г. Сосновоборске (15,22%). Нарушения гемодинамики достоверно чаще были выявлены при допплерометрии у беременных, проживавших в Ленинском районе (19,54% от количества обследованных по сравнению с 15,73% в Центральном районе и 7,55% в г. Сосновоборске, р 0,05). Задержка внутриутробного развития диагностирована у 17,45% новорожденных в Ленинском районе, в Центральном районе - у 12,58%, в г. Сосновоборске - у 4,92%.
Возможной причиной высокой частоты ПН в г. Красноярске является влияние социально-экономических факторов - урбанизация населения, значительная техногенная нагрузка, низкий уровень жизни отдельных групп населения, которые служат фоном для повышения уровня заболеваемости женщин. Различия в частоте ПН в различных районах могут быть обусловлены экологической обстановкой. Так, Ленинский район является территориальным центром с высокой концентрацией промышленных предприятий, жилой массив находится с подветренной стороны от ряда крупных промышленных предприятий Кировского района («Сибтяжмаш», «Сибэлекросталь», цементный завод). Основная масса населения не только проживает в зоне промышленных выбросов, но и работает на данных предприятиях. Особенностью района является недостаток планировочной структуры, чересполосное размещение промышленных и селитебных зон, отсутствие благоустроенных санитарно-защитных зон промышленных предприятий, транспортных развязок, озелененных участков в черте района, недостаточное санитарное благоустройство территории. Более 50% проб воздуха и почвы района не отвечают гигиеническим нормам по содержанию химических веществ. В г. Сосновоборске, напротив, экологическая ситуация относительно благоприятная. Градообразующее предприятие «Красноярский завод автомобильных прицепов» расположено согласно «розе ветров», большая часть цехов не работает в течение 15 лет. Пробы воздуха и воды, радиационный фон соответствуют гигиеническим нормативам, на территории города отсутствуют несанкционированные свалки. На территории Центрального района нет промышленных предприятий, основным источником загрязнения атмосферного воздуха являются выбросы автотранспорта, ввиду этого данный район имеет средний уровень техногенной нагрузки.
![Оценка эффективности прогнозирования хромосомной патологии у плода на основе нейросетевого моделирования [Электронный ресурс]](/i/i/4239/189805.png "Оценка эффективности прогнозирования хромосомной патологии у плода на основе нейросетевого моделирования [Электронный ресурс] Синицина Оксана Викторовна")
