В ПНИПУ разработали модель для прогнозирования заболевания легких у недоношенных младенцев

Исследование опубликовано в сборнике материалов VI Всероссийской научной конференции «Информационные технологии в моделировании и управлении: подходы, методы, решения», 2023. Работа проводится в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» под общим руководством доктора физико-математических наук Алексея Кучумова.

У недоношенного ребенка легкие начинают дышать раньше, чем легочная ткань успевает созреть для нормального газообмена: это нарушает правильное развитие бронхов, провоцирует возникновение бронхолегочной дисплазии. Кроме того, это заболевание часто поражает младенцев, которые долгое время зависели от аппарата искусственной вентиляции легких, поскольку кислород в высоких концентрациях и жесткие режимы аппарата повреждают легочную ткань, вызывают ее отек.

Чаще всего бронхолегочная дисплазия протекает тяжело, приводит к развитию обструктивного бронхита, пневмоний, бронхиальной астмы и других серьезных заболеваний. Функции легких нормализуются только к 7-10 годам жизни ребенка.

Чтобы определить, как тяжесть болезни связана с медицинскими показателями на разных сроках пребывания новорожденного в больнице, ученые проанализировали данные 70 недоношенных детей, пациентов перинатального центра. У каждого из них – 180 медицинских показателей. Показатель бронхолегочной дисплазии может принимать значения от одного до трех, где три – тяжелая степень, два – средняя, один – легкая или ее отсутствие.

Для исследования ученые ПНИПУ взяли те переменные, которые, по мнению врачей, могут влиять на степень тяжести заболевания: например, изменение роста и веса ребенка, среднее артериальное давление, режим искусственной вентиляции легких и др. Затем путем специальных расчетов отсеяли ошибочные данные: в таблице осталось 53 пациента. Это позволило добиться 100-процентной точности модели относительно имеющихся данных.

«Мы построили модели для каждого из 6 периодов нахождения ребенка в больнице (0, 1, 3, 7, 21, 28 дней после рождения ребенка), каждая из которых содержит по три классификационные функции. Например, возьмем седьмой день от рождения малыша, для этого периода свои три функции. В каждую из них подставляем медицинские показатели ребенка, значение какой функции получилось максимальным, к такой группе и относится больной», – объясняет ассистент кафедры прикладной математики ПНИПУ Елена Полежаева.

Данные функции позволят врачам определить, изменения каких показателей приведут к уменьшению степени тяжести заболевания. Кроме того, политехники выделили список показателей, в большей степени влияющих на то, к какой группе будет отнесен ребенок.

«На степень тяжести бронхолегочной дисплазии в основном влияют показатели, с которыми дети родились: вес, рост, оценка по шкале Апгар и др. В некоторые периоды заметна зависимость болезни от показателей аппарата ИВЛ: концентрация кислорода и режим работы. На третьи сутки жизни ребенка видна связь заболевания с диаметром открытого артериального протока. На данные показатели врачи могут повлиять», – подводит итог кандидат технических наук, доцент кафедры прикладной математики ПНИПУ Андрей Давыдов.

Ученые ПНИПУ подчеркивают, что материнство – одно из самых приоритетных направлений в медицине и здравоохранении. Выявление бронхолегочной дисплазии в первые дни жизни ребенка позволит врачам своевременно принять меры, назначить лечение и снизить риск развития серьезных осложнений. Как отмечают политехники, в данный момент модели дорабатываются и готовятся к внедрению в практику перинатального центра.

ПНИПУ

1037 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше