Медицинская радиология. Л. Д. Линденбратена защищено 20 докторских и кандидатских диссертаций
 Скачать 10.64 Mb.
|
|
Т а блица. Матрица решений для вычислений операционных характеристик методов диагностики Результаты теста Положительные Отрицательные И тог о... Заболевание имеется (больные) Истинно положительные (ТР) Ложноотрицательные (Заболевание отсутствует (здоровые) Ложноположительные (Истинно отрицательные (TW) D - Всего Т+ т- N Определив чувствительность метода, можно априори предположить, какова будет доля больных, у которых данное исследование даст положительный результат, те. будет выявлен признак болезни. Чем выше чувствительность метода, тем чаше сего помощью выявляют патологические изменения, тем, следовательно, он более эффективен. В тоже время если такой высокочувствительный тест отрицателен, то наличие заболевания маловероятно, поэтому высокочувствительные тесты в медицинской диагностике называют идентификаторами, или тестами на исключение заболевания. 61 Чувствительность (SJ — вероятность положительного результата теста улиц с заболеванием: Чувствительность, % Число пациентов сданным заболеванием и положительным результатом теста Число всех пациентов сданным заболеванием, подвергшихся тесту В медицине информативность диагностических исследований оценивается следующими основными критериями Высокочувствительные тесты эффективны на первом этапе диагностики когда врачу необходимо отбросить массу первоначальных предположений. Эти тесты рекомендуется использовать при массовых проверочных исследованиях, особенно при выявлении социально опасных заболеваний. Недостатком высокочувствительных методов является го, что при их использовании допускают значительное количество ложноположительных ошибок (ложные тревоги. В связи с этим возникает необходимость выполнять большое число дополнительных исследований, вследствие чего усложняется диагностический процесс и увеличиваются экономические затраты, особенно при массовых исследованиях. Вот почему в медицинской диагностике следует стремиться не к максимальной, а к разумно достижимой чувствительности метода. Специфичность (S p ) — вероятность отрицательного результата улиц без заболевания: Число пациентов без данного заболевания с отрицательным результатом теста Специфичность, % = χ Число всех пациентов без данного заболевания, подвергшихся тесту Определив специфичность метода, можно априори предположить, какова будет доля здоровых лицу которых данное исследование даст отрицательный результат. Чем выше специфичность метода, тем надежнее сего помощью подтверждается заболевание, те. он более эффективен. Высоко- специфичные диагностические тесты называют дискриминаторами они эффективны на втором этапе диагностики, когда круг предполагаемых заболеваний сужен и необходимо суверенностью доказать наличие болезни. Точность (epsilon,) — пропорция правильных результатов (положительных и отрицательных) среди всех обследованных: Число истинных решений Точность Общее число обследованных Иногда этот критерий называют показателем диагностической эффек- ности. Все три критерия — чувствительность, специфичность и точность отражают априорную вероятность результатов диагностического исследования — положительных и отрицательных. Они носят название операционные характеристики метода диагностики Применяя операционные характеристики метода на практике, врач должен учитывать особенности обследуемых больных. Если метод применяют при обследовании больных с клинически выраженным заболеванием, то операционные характеристики его будут высокими, и наоборот, в начальных и особенно доклинических стадиях болезни чувствительность и специфичность метода окажутся пониженными. Следовательно, для каждой стадии болезни будут свои операционные характеристики метода исследования Для правильной оценки диагностической эффективности методов исследования важное значение имеют критерии апостериорной вероятности прогностичность положитеьного (PV+) и отрицательного (PV-) результатов Именно эти критерии показывают, какова вероятность заболевания (или его отсутствия) при известном результате исследования. Нетрудно понять, что апостериорные показатели имеют большее практическое значение, чем априорные. Критерий PV+ показывает, насколько велика вероятность болезни при положительных результатах исследования, а критерий PV насколько велика вероятность отсутствия болезни при отрицательных резуль- татах. Прогностичность положительного результата возрастает с увеличением частоты заболевания. Это означает, что один и тот же метод лучевого исследования, у которого определены операционные характеристики, будет по-разному работать в различных лечебных учреждениях общего профиля, специализированных (с высокой частотой заболевания) ив условиях скрининга (низкая частота заболевания. Из сказанного следует важнейшее правило диагностики эффективность диагностического исследования необходимо оценивать только с учетом частоты выявляемого заболевания, т.е. конкретных условий применения данного метода исследования Например, информативность рентгенографии грудной клетки будет различной в зависимости оттого, где и с какой целью ее проводят при массовых проверочных исследованиях, в лечебном учреждении общего профиля или в онкологическом диспансере. Давая оценку диагностической эффективности метода исследования, обычно указывают на общее количество ошибочных заключений чем их меньше, тем эффективнее метод. Однако, как уже отмечалось, одновременно уменьшить количество ложноположительных и ложноотрицательных ошибок нереально, поскольку они связаны между собой. Кроме того, принято считать, что ошибки первого типа — ложноположительные — не так опасны, как ошибки второго типа — ложноотрицательные. Это особенно относится к выявлению инфекционных и онкологических заболеваний: пропустить болезнь во много раз опаснее, чем диагностировать ее у здорового человека. В тех случаях, когда результаты диагностического исследования выражают количественно, их классифицируют на норму и патологию условно (рис. 1.14). Часть значений теста, принимаемых за норму, будет наблюдаться у больных, и, наоборот, в зоне патологии окажутся некоторые изменения у здоровых. Это и понятно ведь граница между здоровьем и начальной стадией болезни всегда условна. И все же в практической работе, анализируя цифровые показатели диагностического исследования, врач вынужден принимать альтернативные решения отнести данного пациента к группе здоровых либо больных. При этом он пользуется разделительным значением применяемого теста. Изменение границы между нормой и патологией всегда сопровождается изменением операционных характеристик метода. Если к методу предъявляются более жесткие требования, те. граница между нормой и патологией устанавливается на высоких значениях теста, увеличивается число Рнс. 1.14. Распределение вероятностей нормы и патологии - ложноположительные решения β - ложноотрицательные решения, χ - граница между нормой и патологией ложноотрицательных заключений (пропусков заболеваний, что приводит к повышению специфичности теста, но одновременно к снижению его чувствительности. Если целесообразно смягчить требования к тесту, границу между нормой и патологией сдвигают в сторону нормальных значений, что сопровождается увеличением числа ложноположительных заключений (ложных тревоги одновременно уменьшением числа ложноотрицательных (пропусков заболеваний. При этом повышается чувствительность метода, но снижается его специфичность. Таким образом, проводя диагностические исследования и оценивая их результаты количественно, врач всегда находится в условиях выбора то жертвует чувствительностью, чтобы повысить специфичность, то, наоборот, отдает предпочтение специфичности за счет снижения чувствительности. Как правильно поступать в каждом конкретном случае, зависит от многих факторов социальной значимости заболевания, его характера, состояния больного. Из изложенного следует важнейший для современной медицинской диагностики, в том числе лучевой, вывод количественный математический метод, каким бы совершенством ни отличались математический аппарат ими используемые технические средства, всегда имеет ограниченное, прикладное значение, подчиняясь логическому мышлению врача и соотносясь с конкретной клинической и социальной ситуацией. Для того чтобы оценить диагностическую эффективность метода с учетом последствий ложных решений, используют характеристические кривые, отражающие взаимную зависимость ложноположительных и истинно положительных результатов. Полное название таких кривых операционные характеристические кривые наблюдателя (Re- ceiver operating characteristic curve, сокращенно ROC-curve), поэтому часто такие кривые называют кривыми, а выполняемые для их построения действия — ROC-анализом. 64 Ось критерия (ось решений) Совокупность нормы Совокупность заболевания отрицательные Истинно положительные Истинно 0,1 0,2 0.3 0,4 0,5 0.6 0,7 Ο.β 0,9 1,0 Ρ (Рис. 1.15. кривые (1—3) трех серий опытов) — истинно положительные случаи ложноположительные случаи. Наиболее информативен опыт С целью построения характеристических кривых результаты обследования верифицированной группы больных и здоровых распределяют в несколько групп. Если эти результаты имеют количественный характер, то их ранжируют по значению точки разделения на норму и патологию. Качественные же результаты применения изучаемого метода (например, описание рентгенологической или сцинтиграфической картины) ранжируют по степени уверенности врача в диагнозе. Полученные таким образом данные сводят в таблицы и по ним строят характеристические кривые — кривые (рис. Чем больше изгиб характеристической кривой, те. чем ближе к верхнему левому углу системы координат она расположена, тем выше эффективность диагностического метода. Приближение же кривой к диагонали, проходящей через начало координат, свидетельствует о низкой эффективности метода исследования. Характеристические кривые позволяют наглядно сопоставить диагностическую эффективность различных методов исследования при обнаружении одного итого же поражения. Кроме того, сих помощью можно оценить качество средств визуализации рентгеновских экранов, дисплеев, твердых копий медицинских изображений (рентгенограмм, сцинтиграмм и др. С этой целью организуют группу экспертов — специалистов в области лучевой диагностики, которым предъявляют для анализа серию верифицированных медицинских изображений. Ответы экспертов кодируют по указанной выше балльной системе и на основании полученных данных строят характеристические кривые каждого изучаемого метода Тот методу которого кривая имеет больший изгиб и расположена ближе к верхнему левому углу системы координат, имеет более высокую диагностическую эф- фективность. Интересно, что метод анализа и построение кривых дают возможность оценить профессиональные навыки и квалификацию специалистов. С этой целью врачу предъявляют для опознания верифицированный архив медицинских изображений (рентгенограмм, сцинтиграмм и др. Также как ив предыдущем случае, ответы врача соответствующим образом ранжируют и по полученным данным строят характеристические кривые. У квалифицированного специалиста кривая имеет крутой изгиб, она вплотную приближена к верхнему левому углу системы коор- динат. Для того чтобы оценить вклад лучевой диагностики, как и диагностики вообще, в медицинскую практику, используют следующие комплексные критерии Результативность метода - это вероятность получения у отдельного пациента или популяции в целом положительного результата от применения данной технологии в усредненных условиях. Эффективность метода - оценка мастерства врача, с которым он использует имеющиеся ресурсы для решения данной проблемы. В частности, эффективность процедуры получения диагностического изображения считают высокой если наибольшее число истинно положительных и/или истинно отрицательных результатов получено при наименьших затратах (имеются ввиду деньги, ресурсы, время). Сила метода — это способность диагностического теста, примененного в оптимальных условиях, влиять на решение врача, касающееся диагноза и ведения больного (лечение, реабилитацию, те. влиять на здоровье как отдельного пациента, таки населения в целом. Понятно, что результативность метода всегда будет ниже, чем его сила, поскольку она зависит от мастерства специалиста, обеспечивающего получение диагностического изображения, а также потому- что инфраструктура в усредненных условиях отнюдь не соответствует таковой в оптимальных условиях. Медицинская информация как объект обработки на компьютере При обработке материалов клинического, лабораторного и лучевого исследований на компьютере возникает необходимость решить ряд задач, постановка которых должна корректно отражать исходные данные и, главное, соответствовать требованиям, предъявляемым к их компьютерной обработке с помощью прикладных универсальных или специализированных программ. Все медико-биологические данные, учитываемые при лучевой диагностике, могут быть классифицированы следующим об- разом. Качественные признаки однородность изображения органа, форма тени (например, тени сердца на рентгенограмме, ее интенсивность и др, а также такие клинические признаки, как наличие боли, желтушность кожного покрова и пр. Количественные признаки интенсивность тени на компьютерной томограмме по шкале Хаунсфилда, показатели радиоактивности введенного в организм радиофармпрепарата, рост и масса тела пациента, концентрация биологически активных веществ в крови и т.п. Динамическая регистрация физиологических функций кривые, записанные при радионуклидном исследовании, допплеровском картировании кровотока, электрокардиографии и др. Статические изображения рентгенограммы, томограммы, сонограммы сцинтиграммы и т.п. Серия изображений в динамике динамическая сцинтиграфия (рис. рентгенокиносъемка, наблюдение при рентгеноскопии и т.д. Приведенная группировка условна, поскольку одна и та же характеристика зависит от методики обследования разных групп пациентов. Данные сцинтиграфии, например, могут иметь вид то статических, то динамических картин. Серия сцинтиграмм может быть обработана таким образом Рис. 1.16. Сцинтиграфия почек. Выделение зон интереса и построение кривых функции почек (гистограмм). А — правая почка В — левая. чтобы получилась кривая прохождения радиофармпрепарата по органу (см. рис. 1.16). Наконец, та же сцинтиграмма может быть оцифрована и представлена как набор количественных показателей. При рассмотрении медико-биологических данных следует различать понятия признаки параметр Признак — это характеристика пациента, имеющая только два значения наличие или отсутствие Признаком является наличие боли, припухлости, тени очага на рентгенограмме, дефекта накопления радиофармпрепарата на сцинтиграмме и др Параметр — это величина, характеризующая свойство процесса, явления или системы в абсолютных либо относительных величинах Параметрами являются температура тела, показатели артериального давления, концентрация отдельных веществ в крови. Деление характеристик пациента на признаки и параметры, конечно, в определенной степени условно. Признак может перейти в разряд параметра, если определять рассматриваемое свойство по условной шкале. Например, выраженность припухлости можно оценить в баллах 1 балл, 2 балла и тд Аналогичным образом параметр может стать признаком, если оценка его будет производиться альтернативно отсутствие или наличие повышения артериального давления. Информацию вводят в компьютер либо с периферийного оборудования клавиатуры, магнитных накопителей, речевого ввода, либо с терминала диагностического аппарата — рентгеновского, ультразвукового, магнитно- резонансного, радионуклидного. Во втором случае для получения единого формата данных предпочитают использовать терминалы в стандарте. При этом процедура введения информации с терминала в компьютер может иметь двоякий характер В автономном режиме (off-line) диагностическая информация из оперативной памяти компьютера переносится на какой-либо промежуточный магнитный носитель и уже потом, после окончания исследования, ее обрабатывают на процессоре В неавтономном (диалоговом) режиме (on-line) информация, находясь в оперативной памяти, сразу же обрабатывается процессором. В лучевой диагностике по техническим соображениям чаще применяют автономный режим работы с инфор- мацией. Хранение информации (закодированных изображений, результатов работы, списков больных и пр) в компьютере осуществляется на жестком диске или внешних магнитных носителях — дискетах, лентах. Каждая порция (массив, набор) информации, записываемая на магнитный носитель, называется файлом (от англ. file — досье, картотека Управление файлами обеспечивает файловая система являющаяся частью операционной системы компьютера. Каждый файл имеет свой идентификатор ему присваивают имя, которое регистрируют в каталоге файлов обычно указывают также объем файла и дату его создания. Перечень (каталог) файлов носит название директорий Просматривая директорий на экране дисплея, можно найти в каталоге интересующий файл и вызвать его из памяти компьютера. При записи информации на магнитную ленту, что обычно осуществляется в архивах долговременного хранения операционная система располагает файлы последовательно один за другим по мере их поступления. Для того чтобы найти нужный файл, необходимо, как в кассетном магнитофоне, просмотреть последовательно все файлы. Несмотря на автоматизм такого поиска, на него затрачивается определенное время (иногда оно исчисляется минутами. Такие системы записи файлов называют системами с последовательным доступом. В случае записи на диски (магнитные, оптические, магнитно-опти- ческие) операционная система ведет учет свободного места на диске, записывает файл на свободное место по частям (блоками, осуществляет их поиск, считывание и пересылку в оперативную память компьютера. Время доступа к искомому файлу при этом составляет всего несколько миллисекунд. Подобные системы называют системами с произвольным доступом Их используют в диагностических терминалах, на автоматизированных рабочих местах, в архивах недолгосрочного (промежуточного) хра- 68 МОЛОДОМУ ИССЛЕДОВАТЕЛЮ й науках же ив искусствах. все должно шуметь новыми работами и дальнейшим продвижением вперед. Френсис Бэкон На лекции по лучевой диагностике один из авторов обратился к студентам с просьбой высказать пожелания по поводу нового учебника. Поднялся студент го курса и предложил, чтобы в учебнике были рекомендации по научно-исследовательской работе студентов. Это заставило нас задуматься. Ведь учебник пишут и издают несколько лет. За это время конкретные научные темы стареют. Да и нужны ли всем студентам подобные рекомендации Итальянская пословица гласит Вторая мысль всегда лучше. Сомнения быстро оставили нас. Ив первом издании этого учебника после каждой главы появился раздел Молодому исследователю. Дамы убеждены, что все студенты должны заниматься научными исследованиями. Прежде всего потому, что врач должен уметь мыслить. Коэффициент полезного действия нашего мозга, увы, крайне низок. Из 10—14 млрд нейронов, как полагают, мы обычно используем 4 %. Мы можем только догадываться о возможностях мозга по тем высотам, которых временами достигает человеческая мысль (Ломоносов, Гегель, Эйнштейн. Поразительный факт — нас почти не учат мыслить. Нас учат правилам хорошего тона (нередко без особого успеха, учат писать и считать, танцевать и плавать, перкутировать и накладывать швы, делать рентгеновские снимки, но очень мало учат технологии мышления. Так вот одним из главных способов обучения мышлению является самостоятельная научная работа под руководством серьезного наставника. Наука учит человека мыслить, сопоставлять и взвешивать факты. Она приучает его к непрерывному труду, пытливости и сосредоточенности. Она наполняет жизнь творческим содержанием, своеобразной романтикой — романтикой научного поиска. Врач должен быть умным, потому что передним стоят трудные задачи, отрешения которых зависят здоровье и жизнь людей. Жизнь молодого человека должна быть полнокровной. Нелегко соединить учебу, физическую культуру, научную работу, искусство, дружбу, любовь и для всего найти место. Требуются продуманная организация своей жизни и определенные усилия. ...Усилья, усилья, усилья. Спина — будто натертая солью. А вдруг это крылья, крылья Проклевываются с болью В. Шефнер Привлекаем мы Вас к научной работе не призывами. Мылишь формулируем некоторые общие проблемы, над которыми стоит задуматься, а некоторые из них, кто знает, сделать затем главным содержанием своей профессиональной деятельности. Проблема первая. XX век был преимущественно веком диагностики болезней век должен стать веком диагностики и охраны здоровья, веком превентивной медицины. Ее основой будет определение у каждого члена общества всех необходимых показателей его генетической, биохимической, иммунологической, морфологической организации и распределение их в пространстве признаков. Отклонение любого признака за пределы поля допуска в любой период развития индивидуума — от внутриутробного до старческого — будет сигналом для медицинского воздействия. Анализ всех показателей должен быть основанием для выработки индивидуального плана охраны здоровья индивидуума (индивидуального маршрута здоро- вья). Проблема вторая. Развитие превентивной медицины ставит комплекс социальных, экономических, этических и медицинских вопросов и неизбежно приведет к реструктуризации здравоохранения. Понадобятся специальные службы превентивной медицины. Резко увеличится значение санитарного просвещения населения с помощью всех средств массовой информации часть и I Методы н средства |