Разработка базы данных для статистического анализа и обработки информации об ишемических заболеваниях сердца среди жителей Гомельской области

Данный курсовой проект является не совсем обычным в том плане, что он не представляет собой математические изыскания в «чистом» виде. В нем заключена идея объединения медицинских и математических прикладных дисциплин. На сегодняшний день медицина переживает достаточно бурное развитие, и проводить исследования в ней без помощи новейших методов математической статистики становится все сложнее. Эта работа является достаточно масштабным анализом статистики ишемических заболеваний сердца среди жителей гомельской области.

Ишемическая болезнь сердца является одной из наиболее распространенных терапевтических проблем, а согласно статистике Всемирной Организации Здравоохранения ишемическая болезнь сердца стяжала печальную известность, получив почти эпидемическое распространение в современном обществе. Основанием для этого послужила возрастающая частота заболеваний ишемической болезнью сердца людей в различных возрастных группах, высокий процент потери трудоспособности, а также то, что она является одной из ведущих причин летальности. Ишемическая болезнь сердца (ИБС) — хроническое заболевание, обусловленное недостаточностью кровоснабжения сердечной мышцы или, иначе говоря, её ишемий. В подавляющем большинстве (97−98%) случаев, ИБС является следствием атеросклероза артерий сердца, то есть сужения их просвета за счёт, так называемых, атеросклеротических бляшек, образующихся при атеросклерозе на внутренних стенках артерий. Изучение ишемической болезни сердца имеет почти двухсотлетнюю историю. К настоящему времени накоплен огромный фактический материал, свидетельствующий о ее полиморфизме. Это позволило различить несколько форм ишемической болезни сердца и несколько вариантов ее течения. Основное внимание привлечено к инфаркту миокарда — самой тяжелой и распространенной острой форме ишемической болезни сердца. Значительно меньше описаны в литературе формы ишемической болезни сердца, протекающие хронически — это атеросклеротический кардиосклероз, хроническая аневризма сердца, стенокардия. Ишемическая болезнь сердца — важнейшая проблема современного здравоохранения. По целому ряду причин она — одна из главных причин смерти среди населения промышленно развитых стран.

Стоит отметить, что эта работа является частью исследовательской работы и описывает математический аппарат исследования.

Постановка задачи:

выделить существенные и значимые признаки для статистического анализа;

разработать структуру базы данных для анализа;

наполнить базу данных, пользуясь выписками из историй болезней пациентов;

провести первичную обработку накопленных данных.

Актуальность проблемы ишемической болезни сердца

Актуальность проблемы лечения сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) ишемического генеза и предупреждения развития фатальных осложнений на сегодняшний день является одним из самых важных направлений современной медицины. Так, последние несколько десятилетий кардиоваскулярная патология прочно занимает первое место в структуре смертности от всех причин [Саливончик Д.П., 2008]. В основе патогенеза большинства ССЗ лежит остро или хронически возникшая ишемия миокарда, приводящая к ухудшению насосной функции сердечной мышцы, фатальным нарушениям ритма, выраженной гипоксии и тяжелым метаболическим расстройствам в организме.

Поиск новых форм и методов лечения и профилактики развития ССЗ ишемического генеза является приоритетным направлением в кардиологии во всем мире, однако процент смертности при этой патологии сохраняется на высоком уровне. Основной нозологической единицей ССЗ ишемического генеза является ишемическая болезнь сердца (ИБС) и, в частности, инфаркт миокарда (ИМ), нарушения ритма и проводимости, сердечная недостаточность. Несмотря на возможность ранней диагностики ишемических заболеваний сердца (ангиокоронарография, компьютерная спиральная томография, сцинтиграфия миокарда с использованием контрастных веществ) и использование современных лечебных технологий (тромболитическая терапия при Q-ИМ, баллонная ангиопластика, стентирование коронарных артерий, аортои маммарокоронарное шунтирование (АКШ, МКШ), наличие современной «линейки» лекарственных средств) в силу различных причин довольно сложно снизить летальность и частоту осложнений от кардиоваскулярной патологии, особенно в первые часы от начала заболевания.

Исходя из многофакторности возникновения и развития ССЗ ишемического генеза, выраженной гипоксии, увеличении потребности миокарда в кислороде, возник интерес к решению этой проблемы посредством лечения в барокамерах. На сегодняшний день целесообразность использования ГБО при ишемической патологии сердца на основании опубликованных экспериментальных данных относят к уровню доказанности.

При терапии стабильных форм ССЗ ишемического генеза с использованием ГБО в «высоких дозах», получены неоднозначные результаты, а при лечении острых состояний (терапия острого коронарного синдрома (ОКС), ИМ, мозгового инсульта в остром периоде) использование избыточного давления кислорода в 1−3 атмосферы оказалось.

В связи с этим были предложены режимы с использованием более низких («малых») доз терапии ГБО (1,2−1,3 ата или применение избыточных 0,2−0,3 атмосферы (0,02−0,03 МПа). Кроме того, при использовании ГБО в режиме «малых доз» в терапии кардиоваскулярных заболеваний показан достаточный положительный эффект баротерапии.

Исследования, проведенные в нашей клинике, указывают на эффективность и достаточность (в плане дозы 0,03 МПа) использования ГБО (курсовых режимов) в остром периоде ИМ со значимым уменьшением частоты развития повторного ИМ и числа смертельных исходов [Саливончик, Д. П, 2007].

Итак, патогенетическое использование ГБО при терапии ССЗ ишемического генеза не вызывает сомнений, а кардинально устоявшаяся догма о патофизиологическом обосновании увеличения лечебных режимов до 3 ата (0,3МПа), сегодня выглядит спорной, особенно при терапии острых ишемических заболеваний миокарда.

Таким образом, для решения вопроса об адекватном использовании различных режимов применения ГБО в кардиологии необходимо проведение настоящего исследования (экспериментально-клинического) с целью выяснения эффективности применения «малых доз» ГБО с предшествующим анализом патоморфологии и гистохимических проявлений ССЗ ишемического генеза в эксперименте.

Планируемое комплексное исследование лечения ССЗ ишемического генеза методом ГБО в «малых дозах» в Республике Беларусь будет проведено впервые.

О методах лечения ишемической болезни сердца

Как следует из названия, гипербарическая оксигенация — это метод лечения больных «чистым» кислородом под давлением выше атмосферного. Непосредственным предшественником ГБО была кислородная подушка, — прорезиненная емкость, наполненная кислородом, со шлангом и маской. Это первое воплощение мечты врачей о возможности помочь больному с выраженной дыхательной или сердечной недостаточностью, как-то восполнить дефицит кислорода у больного. Это вполне обоснованно. И этого оказалось явно недостаточно, что потребовало какого-то усовершенствования для усиления эффекта и его продолжительности.

Вторым этапом в этом направлении было создание так называемых кислородных палаток — ограниченных пространств, заполненных кислородом. Они было несовершенны, но во время Великой Отечественной войны спасли многих раненых с газовыми гангренами конечностей.

Таким образом, мысль исследователей шла по пути помещения самого больного в среду «чистого» кислорода. Логика здесь довольно проста: ликвидировать у больного недостаток кислорода в организме — это раз. И ликвидировать анаэробную инфекцию (микроорганизмы, активно живущие и размножающиеся в бескислородной среде, для которых кислород — яд, мгновенно их убивающий) — это два.

В 1660 г. Р. Бойль создал первую «камеру» для исследования влияния на организм «сжатого» воздуха, т. е. воздуха при давлении выше атмосферного. А в 1664 г. врач Геншоу (Англия) впервые применил сжатый воздух как лечебный фактор. Положительные эффекты, пусть и не такие уже большие, у тех врачей были, о чем свидетельствует тот факт, что в Швеции, Германии, Англии, Бельгии были созданы герметичные комнаты-барокамеры, в которые воздух подавался под давлением.

Основателем ГБО считается известный голландский хирург Борема (иногда фамилия приводится как Бурема), который в 1956 г. в опытах на животных показал возможность их жизни в условиях 100%-ного кислорода при давлении выше атмосферного даже тогда, когда вся их кровь заменялась кровезаменителем. Это и есть сегодняшняя истинная гипербарическая оксигенация, которая стала возможной при развитии техники (создание герметичных барокамер) и при разработке дешевых способов получения чистого кислорода.

Цели и задачи исследования

Цели исследования При помощи методов математической статистики на основании экспериментальных данных оценить эффективность применения «малых доз» ГБО при терапии ССЗ ишемического генеза и дать им патофизиологическое обоснование.

Задачи исследования изучить особенности клинического течения ССЗ ишемического генеза при использовании метода ГБО в «малых дозах»;

разработать и адаптировать современные методики использования ГБО в «малых дозах» при лечении ССЗ ишемического генеза, определить схемы терапии кислородом в барокамерах для широкого применения данного вида лечения в клиниках Беларуси;

оценить патоморфологические и гистохимические изменения при ССЗ ишемического генеза при использовании ГБО в «малых дозах» в экспериментальной модели;

оценить динамические изменения биохимических (липидный спектр, маркёры некроза миокарда, биохимические анализы крови) и функциональных показателей (электрокардиография, ультразвуковое исследование сердца, пробы с физической нагрузкой, коронароангиография), клинические изменения при проведении оперативных вмешательствах (стентирование коронарных артерий, АКШ, МКШ, атерэктомия из сонных артерий) в процессе применения ГБО;

оценить качество жизни (КЖ) пациентов, частоту возникновения кардиоваскулярных событий (ИМ, смертность, АКШ, стентирований, баллонных ангиопластик, мозговых инсультов, частоты регоспитализаций) в ближайшие и отдалённые сроки после проведения курсов ГБО.

Материалы и методы исследования

На первом этапе работы в рамках исследования «случай — контроль» для разработки и последующей адаптации режимов «малых доз» ГБО в клиническую практику будет проведено экспериментальное исследование с моделированием ишемии миокарда для правомочности переноса результатов данного исследования в клиническую практику (30 лабораторных животных), затем планируется клиническая часть работы (подтверждение наличия ССЗ ишемического генеза в учреждении «Гомельский областной клинический кардиологический диспансер» (УГОККД) по данным стационарного обследования — проведения электрокардиографии, функциональных нагрузочных проб, ультразвукового исследования сердца, стресс-ЭХО, ангиокоронарографии, данных спирального томографа), использование опросника SF-36, где планируется выборочно обследовать 200 человек. Этот этап позволит исследовать пациентов, перенёсших ССЗ ишемического генеза в стационаре и определить целесообразность применения метода ГБО в режиме «малых доз» для лечения этой группы больных.

Критериями включения в группы исследования являются: наличие документально подтверждённого ССЗ ишемического генеза (ИМ, стенокардии напряжения, нарушений ритма, сердечной недостаточности, ишемической кардиомиопатии, ОКС) в УГОККД, лечение пациентов согласно протоколов лечения больных в стационарных лечебных учреждениях, утверждённых МЗ РБ, прохождение курса ГБО в режиме «малых» доз в основной группе.

Критериями исключения из групп исследования являются: наличие ССЗ не ишемического генеза, отказ от дальнейшего наблюдения пациентом, наличие клаустрофобии у пациентов основной группы, прием наркотических или психотропных веществ, злоупотребление алкоголем.

На втором этапе исследования для оценки сопряжённых отношений клинико-биологических, социально-психологических параметров в процессе терапии ССЗ ишемического генеза и выработки обоснованных подходов к их стабилизации и коррекции методом применения ГБО в режиме «малых доз» планируется динамическое наблюдение 300 пациентов, перенёсших ССЗ ишемического генеза в УГОККД. В контрольной группе планируется исследование пациентов с ССЗ ишемического генеза, проходящих лечение по «протоколу» в кардиологическом стационаре и дальнейшее наблюдение в течение 2-х лет. В основной группе к «протокольной» терапии планируется использование ГБО в режиме «малых доз» в одноместной барокамере «ОКА — МТ» (2 аппарата), БЛКС-303 (2 аппарата) с повышением избыточного давления кислорода на организм человека внутри барокамеры от 0,02 — до 0,03 МПа с динамической оценкой следующих параметров:

стандартного протокола ультразвукового исследования сердца (размеры правого желудочка (ПЖ), межжелудочковой перегородки (МЖП), задней стенки левого желудочка (ЗС), конечный систолический и диастолический размеры (КСР и КДР), фракция выброса (ФВ), фракция укорочения (ФУ), размер левого предсердия (ЛП), размер аортального клапана (АК), размер легочной артерии (ЛА), подвижность сердечной стенки (акинез, гипокинез, дискинез);

показателей КЖ по опроснику SF-36 (анализ интегральных показателей физического и психического здоровья);

электрокардиографии (частота сердечных сокращений (ЧСС), интервал QT);

липидного спектра (общий холестерин (ОХС), липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), липопротеиды высокой плотности (ЛПВП), триглицериды (ТГ), критерий атерогенности (Кат);

наличия исходов (развитие повторного ИМ, анализ числа умерших, количество проведенных стентирований, АКШ, МКШ, частота развития мозговых инсультов);

осложнений ССЗ ишемического генеза острого характера (нарушения ритма, проводимости, острая левожелудочковая недостаточность, аневризма сердца);

анализ ишемического повреждения зон миокарда, процента окклюзии коронарных артерий (данные коронароангиографий, спирального компьютерного томографа, стресс-ЭхоКГ);

процент проведения тромболизиса у пациентов с клиникой ОКС и подъемом сегмента ST, при развитии Q-ИМ;

процент возврата к труду после перенесенных ССЗ ишемического генеза;

биологических факторов (исследование уровня лейкоцитов крови, гемоглобина, общей фракции креатинфосфокиназы, её сердечного изомера креатинфосфокиназы МВ, определение тропонинов I и Т крови, количества миоглобина, глюкозы крови, определение электролитного баланса организма (натрия, калия)).

С учётом многофакторности наблюдений состава основной группы, контрольная группа планируется численностью до 500 человек, период наблюдения составит до 3 лет.

Изучаемые явления Экспериментальные исследования ишемии сердечной мышцы (изучение патоморфологических и гистохимических изменений при использования ГБО в режиме «малых доз»), клиническое течение ССЗ ишемического генеза с использованием ГБО, КЖ у больных, перенёсших ССЗ ишемического генеза, лабораторные и функциональные параметры, характеризующие течение указанных заболеваний, влияние курса ГБО в режимах «малых доз» на характер и течение ССЗ ишемического генеза.

Объект исследования Лабораторные животные (крысы) с моделированием заболеваний миокарда ишемического генеза, пациенты с ССЗ ишемического генеза.

Рис. 1

Рис. 2

Значимость и новизна исследований

Практическая значимость Результаты проведенного исследования будут использованы для:

обоснования концепции применения ГБО в режиме «малых доз» в кардиологической практике;

разработки протоколов лечения ССЗ ишемического генеза с включением ГБО в терапию указанных заболеваний;

разработки научно-обоснованной системы мероприятий по профилактике возникновения осложнений ССЗ ишемического генеза и смертности от них при применении метода ГБО с позиций доказательной медицины;

разработки научно-обоснованного подхода к терапии ОКС с позиций ГБО на основании выполнения экспериментальной модели ишемии.

Экономическая значимость Полученные результаты позволят:

обосновать включение ГБО в терапию ССЗ ишемического генеза с достижением выраженного экономического эффекта за счет снижения летальности и частоты развития повторного ИМ, снижения частоты регоспитализации;

использовать ГБО у пациентов с ССЗ заболеваниями с улучшением их качества жизни, увеличить возврат к труду, сохранить социально-психологический статус пациента, при значимом уменьшении материальных затрат государства на реабилитацию данных пациентов;

позволят повысить качество оказания медицинской помощи при развитии ССЗ ишемического генеза и их осложнениях, помогут избежать экономических потерь государством при сохранении здоровья трудоспособной части населения.

Научная новизна Исследование эффективности применения ГБО в режиме «малых доз» совместно с протокольной терапией ССЗ ишемического генеза (по протоколам лечения № от 3.11.2005 года) в Республике Беларусь будет проведено впервые.

Будут разработаны показания, впервые будет изучено влияние ГБО в режиме «малых доз» на сократительную способность миокарда ЛЖ, динамику восстановления указанной функции, впервые будет произведен анализ исходов терапии ССЗ ишемического генеза, созданы алгоритмы использования режимов ГБО у наиболее сложных пациентов с ОКС, отеком легких, впервые возникшими нарушениями ритма ишемического генеза, лечения ИМ в остром периоде заболевания и у пациентов в постинфарктный период, оценены репарационные особенности миокарда под влиянием гипербаротерапии.

Будет патофизиологически обосновано применение ГБО в режиме «малых доз» при ССЗ ишемического генеза и внесены дополнения в протоколы лечения вышеуказанной патологии.

Формат записей о пациентах кардиологического диспансера

На основе вышеперечисленных целей, задач и методов исследования была разработана база данных, учитывающая около восьмисот признаков для одного пациента. В нее заносились результаты различных анализов, эхокардиограмм, тестов, сведения о перенесенных заболеваниях (инфаркты, инсульты, стенокардия и т. д.), сведения о произведенных операциях (аортокоронарное шунтирование, стентирование, ангиопластика и т. д.). База заносилась из выписок историй болезней пациентов в электронные таблицы Microsoft Office Excel. Далее в таблице 1 будет указан перечень некоторых исследуемых признаков.

Таблица 1

Фрагмент набранной базы данных ишемический болезнь база данных Таблица 2

В таблице 2 предоставлен небольшой фрагмент базы, отражающий ее специфику. Преимущественно в ней собраны закодированные признаки наличия того или иного заболевания, диагноза, результаты различных анализов, ультразвуковых исследований, кардиограмм и т. д.

Первичный анализ В рамках данной курсовой работы над полученными экспериментальными данными был проведен первичный анализ. Стоит отметить, что достаточно мощным инструментом первичной обработки данных послужил язык Java. Для удобства обработки данные из электронных таблиц при помощи библиотек «Java Excel API» и «Java Database Connectivity API» были перенесены в базу данных MySQL. Первичный анализ заключался в обработке повторяющихся записей, исправлении некорректных признаков, сортировке.

Расширение базы База данных была расширена новыми полями, связанными с проведением процедур гипербарической оксигенации, важность которых обуславливала их тщательную обработку на программном уровне. Данные процедур извлекались из отдельно набранных электронных таблиц.

Заключение

Проделанная работа являлась первым этапом исследования. Она состояла в подготовке и упорядочиванию данных для сложного многофакторного анализа с использованием программ математической статистики и алгоритмов статистического анализа. Наиболее трудоемкой частью работы был период занесения данных из бумажных выписок их историй болезней в электронные таблицы.

Мною же лично был получен первый опыт работы в совместном научном исследовании с реальными данными. Чтобы раскрыть смысл последнего предложения, скажу, что до этого все лабораторные и курсовые работы проводились с фиктивными данными без применения полученных результатов на практике.

Список использованных источников

1. Саливончик Д. П. Оценка эффективности применения гипербарической оксигенации в остром периоде инфаркта миокарда: автореф. дисс. канд. мед. наук: 14.00.06 / Д. П. Саливончик; Бел. гос. мед. ун-т. — Мн., 2007. — 20 с.

2. Эккель, Б. Философия Java / Б. Эккель. — СПб.: Питер, 2009. — 640 с.

3. Грабер, М. Понимание SQL / М. Грабер. — Пер. Лебедева В. Н. М., 1993. — 217 с.