Наука Технологии
IUGAROV.COM - Публикации

| Главная | | Новости | | Публикации | | Литература | | Авторские разработки | | Проекты | | Отзывы | | Сотрудничество | | Услуги | | Обратная связь | | Ссылки | | Файлы | | Форум "Биоинформатика" | | Чат | | Карта сервера | | Рассылка | | Гостевая книга|

Поставить закладку | Сделать стартовой

ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВАЯ ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ НАСЛЕДСТВЕННЫХ НЕРВНО-МЫШЕЧНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Угаров И.В., Дадали Е.Л., Евдокименков В.Н.,

ГУ Медико-генетический научный центр РАМН

Введение

Наследственные нервно-мышечные заболевания (ННМЗ) представляют собой самую большую группу генетически гетерогенных наследственных болезней нервной системы (1,2,5,7). Последние годы ознаменовались выдающимися успехами, достигнутыми в изучении этиологии и патогенеза большого числа наследственных ННМЗ, что привело к значительному увеличению информации об особенностях их клинических проявлений и способах диагностики (4,5,6,9,11).

Однако практикующему врачу-генетику и неврологу достаточно сложно ориентироваться во все увеличивающемся потоке информации о клинических проявлениях и особенностях этиопатогенеза широкого круга наследственных нервно-мышечных заболеваний. Это приводит к увеличению разрыва между научными достижениями и их использованием в практике отечественного здравоохранения. В последние годы опубликован ряд монографий, посвященных наследственным нервно-мышечным болезням, однако получаемая таким образом информация быстро устаревает (1,6,7). Одним из способов преодоления этого разрыва может быть создание компьютерных информационно-диагностических систем для наследственных заболеваний нервной системы, обогащенных справочным материалом и имеющих возможность постоянного обновления и пополнения вновь полученными данными.

Наилучшим видом помощи клиницисту при постановке диагноза ННМЗ и разработке способов профилактики возникновения повторных случаев заболевания в отягощенных семьях является использование автоматизированных диагностических программ, сочетающих в себе функции информационно- поисковой системы и учебного пособия.

Целью настоящего исследования являлась разработка структуры информационно-поисковой диагностической системы для наследственных нервно-мышечных заболеваний.

Материалы и методы

Информационное наполнение ИПДС для ННМЗ было проведено на основе обобщения большого числа данных отечественных и зарубежных литературных источников (включая информационные источники ИНТЕРНЕТ).

При создании каталога признаков в качестве основы была принята структура древа клинических признаков из базы данных Oxford Medical Databases (20).

Базу иллюстративного материала наполняли фотографиями пациентов, биоптатов мышечных и нервных волокон, электрофореграммами и электронейромиограммами, накопленными в течении клинической диагностики и профилактики наследственных нервно-мышечных заболеваний сотрудниками кафедры Генетики МБФ РГМУ и МГНЦ РАМН, а также отечественных и зарубежных сайтов, содержащих материалы по диагностике и профилактике ННМЗ (13,14,15).

Реализация информационно-поисковой диагностической системы проводилась на основе обьектно-ориентированного программирования (ООП), обеспечивающего наилучшие условия для унификации исходных текстов программы, упрощения анализа поставленной задачи и поиска ошибок (18,19).

Основу, реализованного в ИПДС для ННМЗ алгоритма автоматизированного поиска диагноза, составляет известный в теории принятия решений метод детерминированной классификации с линейной решающей функцией (3).

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Нами предложена структура ИПДС для ННМЗ (см рис 1), состоящая из четырех основных блоков. Первый блок программы содержит 7 каталогов основных классов и подклассов ННМЗ, выделение которых производилось на основании преимущественной топографии патологического процесса, локализованного в различных структурах, участвующих в нервно-мышечной передаче (1,2,7,8,10,12,16,17).

В связи с этим принципом нами взято за основу традиционное в клинической практике и используемое на специализированных сайтах Neuromuscular, Geneclinics, выделение 7 основных классов ННМЗ: прогрессирующие мышечные дистрофии, врожденные миопатии, спинальные мышечные атрофии, миотонии и миотонические синдромы, пароксизмальные миоплегии, сенсорно-вегетативные нейропатии и моторно-сенсорные нейропатии. Класс миастений не был включен в ИПДС, так как большинство относящихся к нему нозологических форм не являются моногенными.

В рамках каждого класса заболеваний были выделены подклассы на основании локализации мышечного поражения. Например, в классе прогрессирующих мышечных дистрофий выделялись четыре подкласса: дистальные, поясно-конечностные, лицеплечелопаточные, а также окулярные и окулофарингеальные мышечные дистрофии.

Выбор нозологических форм для включения в ИПДС проводили, исходя из следующих критериев: 1) широкая распространенность и четкая идентификация нозологической формы в качестве отдельного генетического варианта, 2) наличие достаточно полного клинического описания и данных о типе наследования, этиопатогенетических механизмах и возможностях профилактики.

В программу не включены заболевания нозологическая самостоятельность которых к настоящему времени не доказана.

Определенные трудности возникали при представлении клинического портрета тех заболеваний, которые традиционно описываются в качестве единой нозологической формы, однако являются самостоятельными генетическими вариантами. Представление этих вариантов в качестве отдельных описаний существенно затруднило бы их клиническую диагностику и поиск в ИПДС, поэтому они были представлены в рамках одной нозологической формы. С другой стороны, аллельные генетические варианты ННМЗ, характеризующиеся различной клинической картиной описывали в виде отдельных нозологических форм. Мы считаем, что такое представление клинических портретов наиболее целесообразно в диагностической системе, ориентированной на клиницистов.

В соответствии с предложенными критериями в структуру программы нами включены 114 нозологических форм нервно-мышечных заболеваний, представленных 161 генетическим вариантом (16,17). Заболевания, не включенные в программу, находятся в резерве и по мере получения результатов, свидетельствующих о их нозологической самостоятельности, будут внесены в структуру программы.

Количество генетических вариантов нозологических форм с различными типами наследования в отдельных классах ННМЗ представлено в табл. 1. Второй блок программы состоит из 5 каталогов признаков: клинических симптомов, биохимических маркеров, электрофизиологических параметров, данных морфологических исследований и молекулярно-генетических маркеров, – необходимых и достаточных для постановки диагноза ННМЗ.

Каталоги диагностических признаков обьединяли под рубрикатами 1-3 уровней в определенной, привычной для отечественных клиницистов иерархии. Используя каталог признаков пользователь может выбирать не только отдельные признаки, но и группу признаков в целом. Такой вариант пакетного ввода симптомов и признаков позволяет не только упростить работу пользователя, но и расширить круг анализируемых форм в случае трудностей при постановке диагноза.

Так, как для многих ННМЗ идентифицированы гены, что позволяет проводить их точную диагностику, в структуру программы нами включен каталог молекулярно-генетических маркеров, содержащий сокращенные обозначения генов по номенклатуре HUGO, упорядоченные в алфавитном порядке.

Третий блок ИПДС для ННМЗ (информационный) включает 4 базы данных: диагностических критериев нозологических форм, клинических портретов, иллюстративного материала и справочного раздела по общей характеристике отдельных классов ННМЗ. База данных диагностических критериев состоит из совокупности признаков, достаточных для представления нозологической формы в терминах используемого каталога клинических признаков. База данных иллюстративного материала включает 200 изображений, представленных в виде фотографий пациентов, схем этиопатогенеза, результатов инструментальных методов исследования и ДНК-диагностики. Представление иллюстративного материала дано в подразделах: клиника, этиопатогенез и диагностика, позволяющих точнее акцентировать внимание клинициста на каждом этапе диагностики заболевания.

Структура представления унифицированного клинического портрета включет следующие рубрикаты: нозологическая принадлежность, клиника, биохимические данные, морфология, электронейромиография, генетика, этиология, патогенез, профилактика, критерии диагноза. В конце изложения приведен список использованных литературных источников. Важно отметить, что в структуре программы было использовано динамическое представление клинического портрета необходимое в связи с модификацией признаков многих ННМЗ по мере прогрессирования заболевания от начала до терминальной стадии.

Предложенная структура представления клинического портрета в виде отдельных рубрикатов позволяет при появлении новой информации проводить изолированную модификацию соответствующих разделов.

В рубрикатах «генетика» указан тип наследования заболевания и обозначены все его генетические варианты, а в «этиология» указан локус заболевания (или каждого варианта при наличии генетической гетерогенности), обозначение гена, его структура и тип основных мутаций, указанием их частот. В рубрикате «патогенез» описывались белковый продукт гена и его роль в механизмах развития заболевания. В разделе «профилактика» нами указывалась возможность проведения дородовой диагностики и методы ее проведения, что позволяло ориентировать клинициста при назначении профилактических мероприятий. В заключении представления клинического портрета помещен раздел «критерии диагноза», который содержит основные диагностические признаки заболевания, описанные в соответствии с каталогами клинических симптомов, признаков инструментальных и лабораторных данных, молекулярно- генетических маркеров.

Таким образом, предложенное описание клинического портрета позволяет быстро и четко получить информацию о клинических проявлениях наследственных нервно-мышечных заболеваний, наборе диагностических признаков, этиологии, патогенезе и профилактике.

Для придания функции учебника, предложенной нами ИПДС для ННМЗ в структуру программы включены справочные разделы, обобщающие информационный материал отдельных классов по общим клиническим, морфологическим и электронейромиографическим характеристикам.

Четвёртый блок (поиска диагноза) состоит из 3 модулей: диагностического, дифференциально-диагностического и вспомогательного модуля поддержки принятия решения ("виртуального советника").

В связи с тем, что анализ получаемого дифференциально-диагностического ряда в процессе постановки диагноза может быть затруднен для пользователя с различным уровнем неврологической подготовки. Нами разработан вспомогательный модуль поддержки принятия решения – виртуальный советник (см рис. 2).

Основной задачей, поставленной перед виртуальным советником, была помощь пользователю при анализе дифференциально-диагностического ряда. Диагностический модуль автоматически анализирует введенные пользователем признаки по ранее описанному алгоритму и формирует дифференциально-диагностический ряд. Модуль дифференциально- диагностического ряда представляет список найденных форм в удобном для восприятия пользователя виде.

Диагностический поиск ННМЗ может осуществляться в несколько этапов. На первом этапе пользователь выбирает из каталогов диагностических критериев признаки, выявленные в процессе обследования пациента. На следующем этапе по совокупности введенных пользователем признаков диагностический модуль блока поиска диагноза проводит поиск форм в базе знаний ИПДС для ННМЗ. После окончания поиска специальный блок программы формирует дифференциально-диагностический ряд по списку найденных форм. Если собственного практического опыта клинициста недостаточно для анализа дифференциально-диагностического ряда, он может обратиться к помощи виртуального советника или перейти к сравнению клинической картины пациента с клиническими портретами нозологических форм, представленными в дифференциально-диагностическом ряду.

Таким образом, ИПДС для ННМЗ, разработанная в соответствии с предложенной структурой позволяет предоставлять пользователю следующие возможности: 1) просмотр перечня нозологических форм, каталогов симптомов, признаков и молекулярно-генетических маркеров и иллюстративного материала, 2) информацию по клиническому портрету отдельной нозологической формы и общих диагностических признаков каждого заболевания (рубрикат «критерии диагноза» клинического портрета), 3) поиск предполагаемых диагнозов с выдачей пользователю их списка, 4) анализ дифференциально-диагностического ряда виртуальным советником, 5) справочный материал по отдельным классам заболеваний.

Структура модулей созданной нами диагностической системы и информационного материала является универсальной и может быть использована при разработке диагностических программ для других групп наследственных заболеваний.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Вельтищев Ю.А., Темин П.А. Наследственные болезни нервной системы // М. «Медицина».- 1998.
  2. Гехт Б.М., Ильина Н.А. Нервно-мышечные болезни // М.- Медицина.- 1982.
  3. Грешилов А.А., Статкун В.А., Статкун А.А. Статистические методы принятия решения с элементами конфлюэнтного анализа. // М. Радио и связь.- 1998 г.
  4. Дадали Е. Л. Наследственные нервно-мышечные заболевания: диагностика и медико-генетическое консультирование // Автор. докт. дисс., - 1999. - 35 с.
  5. Иллариошкин С. Н., Иванова-Смоленская И. А., Маркова Е. Д.. ДНК-диагностика и медико-генетическое консультирование в неврологии. // М.: Мед. информ. агент., 2002. - 591 с.
  6. Поляков А. В. Стратегия идентификации генетических локусов при гетерогенных менделирующих наследственных заболеваниях // Автор. докт. дисс., - 2002. - 47 с.
  7. Руденская Г.Е. Наследственные болезни нервной системы в Российских и среднеазиатских популяциях: клинико-генетико-эпидемиологическое исследование. // Автореф. Дисс. докт. дисс.- 1998.
  8. Baraitser M. The genetics of neurological disorsers. // Oхford Univ. Press., New York, Toronto.-1985.- 525 p.
  9. Botstein D., White R.L., Skolnik M., Davies R.W. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment lenghth polymorphisms. // Amer. J. Hum. Genet.-1980.- v. 32.- p.314-331.
  10. Bundey S., Brett E.M. Genetics and neurology. // Churchill Livingstone. Edinburg, London Mtlborn & New York.- 1985. P. 248.
  11. Davies M.V. Rosenberg R.N., Harding A.E. The molecular and genetic basis of neurological disease. // Boston: Butterworth 1993.-p.3-20.
  12. Emery A.E.H. Neuromuscular disorders: clinical and molecular genetics. // John Wiley & son Ltd. 1998.
  13. http://www.geneclinics.org/
  14. http://www.genetests.org/
  15. http://www.neuro.wustl.edu/neuromuscular/
  16. McKusic V.A. On-line Mendelian inheritance in man (OMIM) on CD-ROM. // J. Hopkins University press. 1996.
  17. McKusick V.A. Mendelian inheritance in man. Catalog of autosomal dominant, autosomal-recessive and X-linked phenotypes. 3rd ed. // Baltimore. London.-1971.-738 p.
  18. Phleeger, Shari Lawrence. Software Engineering: Theory and Practice (2nd ed.). // Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. – 2001.
  19. Presman, Roger. Software Engineering: A practicioner's Approach (4th ed.). // New York: McGraw-Hill. – 1997.
  20. Winter R.M., Baraitser M. The London dysmorphology database // J. Med. Genet.- 1987.v.24,n8.-p.509-510.
Рис. 1. Структура ИПДС для наследственных нервно-мышечных заболеваний. Таблица 1. Распределение генетических вариантов, включенных в ИПДС для ННМЗ, нозологических форм по типам наследования.
название класса тип наследования Всего
АД АР ХР ХД Мит Неоп
прогрессирующие мышечные дистрофии 15 16 3 -- -- 1 35
врожденные структурные миопатии 10 11 1 -- -- 2 24
спинальные мышечные атрофии 15 15 5 -- -- -- 35
миотонии и миотонические синдромы 9 3 -- -- -- 1 13
пароксизмальные миоплегии 6 -- 1 -- -- -- 7
сенсорно-вегетативные нейропатии 4 6 -- -- 1 1 12
моторно-сенсорные нейропатии 17 11 3 1 -- 3 35
Всего 76 62 13 1 1 8 161

АД – аутосомно-доминантный, АР – аутосомно-рецессивный, ХР – Х-сцепленный рецессивный, ХД – Х-сцепленный доминантный, Мит – митохондриальный, Неоп – неопределенный тип наследования

Рис. 2. Экран ИПДС с дифференциально-диагностическим рядом и виртуальным советником.

Information-retrieval diagnostic system for hereditary neuromuscular diseases Ugarov I.V., Dadali E.L., Evdokimenkov V.N.

e-mail: iugarov@yandex.ru, genclinic@yandex.ru

SUMMARY

Developed by authors collective the information-retrieval diagnostic system simplifies diagnostic 114 forms of hereditary neuromuscular diseases. Auxiliary modules of decision marking support including «virtual adviser» and the reference sections optimize a procedure of diagnostic search and decision marking in composite diagnostic situations. The universality of a system structure and data representation allows to use it at creation of diagnostic program for other hereditary diseases.

РЕЗЮМЕ

Созданная коллективом авторов информационно-поисковая диагностическая система упрощает диагностику 114 форм наследственных нервно-мышечных заболеваний. Вспомогательные модули поддержки принятия решения, включающие «виртуального советника» и справочные разделы, оптимизируют процедуру диагностического поиска и принятие решения в сложных диагностических ситуациях. Универсальность структуры системы и представления данных позволяет использовать ее при создании диагностических программ для других наследственных заболеваний.




Web-портал, посвящённый инновационным медицинским биотехнологиям и вопросам использования компьютерных технологий в системе практического здравоохранения Медицинский кодекс врачей Рунета MedLinks - Вся медицина в Интернет Яндекс цитирования Рейтинг@Mail.ru
Рассылка 'БИОИНФОРМАТИКА' Рассылка 'Новости сайта IUGAROV.COM'
Designed by Igor V. Ugarov

Copyright © Igor V. Ugarov Last update: 22/04/2008 http://www.iugarov.com

При использовании материалов сайта в Интернет, гиперссылка (hyperlink) на сайт http://www.iugarov.com с указанием авторов материала обязательна.


Баннерная сеть Медицина и здоровье

Баннерная сеть Медицина и здоровье