Исследование геморгамм больных сепсисом

Исследование геморгамм больных сепсисом

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Физико-технический факультет

Кафедра общей физики и информационных систем

Допустить к защите в ГАК

Заведующий кафедрой

д-р техн. наук, профессор

_______________Н. М. Богатов

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

исследование геморгамм больных сепсисом

Работу выполнил Александрова Анастасия Олеговна

Специальность 200402 - Инженерное дело в медико-биологической практике Научный руководитель

канд. физ.-мат. наук, доцент С. А. Онищук

Нормоконтролёр инженер В.Ф. Савченко

Краснодар 2015

РЕФЕРАТ

Дипломная работа 63 стр., 14 рис., 13 табл., 19 источников

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕМОГРАММ БОЛЬНЫХ СЕПСИСОМ

СЕПСИС, КРОВЬ, ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ, КОРРЕЛЯЦИЯ, ДИНАМИКА ПРОЦЕССОВ, КЛАСТЕРНЫЙ АНАЛИЗ, ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ, ROC АНАЛИЗ.

Объектом разработки данной дипломной работы является заболевание сепсис и исследование гемограмм с этим заболеванием.

Исследование химического состава крови и ее анализов широко используется для диагностики заболеваний и контроля над лечением.

Целью работы является изучение динамики процессов в крови, а также установление зависимости показателей газов крови и математически-статистический анализ этих данных.

В результате выполнения дипломной работы в теоретической части нашего исследования, мы изучили основные понятия и определения. Также произведена работа по математически-статистическому анализу гемограмм больного сепсисом, на основе сравнительного статистического анализа корреляции, факторного анализа, кластерного анализа и ROC анализа гематологических показателей.

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения

Введение

1. Гематология сепсиса

1.1 Форменные элементы крови

1.1.1 Эритроциты

.1.2 Тромбоциты

.1.3 Лейкоциты

1.2 Плазма крови

1.2.1 Белковые компоненты плазмы крови

.2.2 Небелковые компоненты плазмы крови

.2.3 Характеристика отдельных белковых фракций

1.3 Сепсис

1.3.1 Этиология и патогенез

.3.2 Патологическая анатомия

.3.3 Сепсис крови

2. Методы исследования

2.1 Кислород и двуокись углерода (углекислый газ)

.2 Анализ газов крови. Данные пациента

3. Исследование газов крови

3.1 Корреляционный анализ

.2 Факторный анализ

.3 Кластерный анализ

.4 ROC-анализ

Заключение

Список использованных источников

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ПОН        Синдром полиорганной недостаточности

АД           Артериальное давление

СОЭ         Скорость оседания эритроцитов

SIRS         Systemic inflammatory response syndrome (синдром системного воспалительного процесса)

ИЛ           Интерлейкины

Er             Эритроциты

Hb (ctHb) Гемоглобин

pH            Кислотно-щелочной балансHb        Оксигемоглобин Сатурация                          Карбоксигемоглобин    Дезоксигемоглобин     Метгемоглобин

с.НСОЗ    Бикарбонат (щелочь).c  Общ. к-я кислорода в крови, включая раств-ый в плазме.c            Сродство гемоглобина к кислороду

ROC         Receiver Operating Characteristic (функциональные характеристики приемника)

ВВЕДЕНИЕ

На протяжении десятилетий смертность при их генерализированных формах - тяжелом сепсисе и септическом шоке, устойчиво не снижается, а, напротив, имеет тенденцию к увеличению. Именно высокие показатели летальности превращают сепсис в серьезную медицинскую проблему.

Отсутствие снижения летальности у пациентов с тяжелыми формами госпитальных инфекций в условиях применения современных медицинских технологий предполагает наличие гносеологического тупика. В этой связи, закономерно возникает целый ряд вопросов, который и будет являться предметом изучения данной дипломной работы. Какова динамика гематологических показателей? Что происходит с газами крови при наличии этого заболевания? Сколько факторов можно будет выявить? Будут ли показатели иметь общие тенденции зависимости? Частью работы будет являться изучение показателей, обработка данных при помощи анализов по значениям газов крови больных сепсисом с целью изучения их поведения при протекании этого заболевания и выявления зависимостей.

Несомненным достоинством дипломной работы является ее практическая направленность, так как основные рассматриваемые задачи могут использоваться как дополнение к рекомендации по алгоритмам диагностики, профилактики и комплексной терапии.

Задачи дипломной работы сводятся к изучению понятий и методов, которые понадобятся для рассмотрения наиболее важных и необходимых вопросов, а также для осуществления дальнейших исследований, построения зависимостей показателей газов крови и их анализов.

1. Гематология сепсиса

1.1    Форменные элементы крови

Эритроциты, или красные кровяные диски, впервые обнаружил в крови лягушки Мальпиги. В крови человека эритроциты имеют преимущественно форму двояковогнутого диска. Поверхность диска в 1,7 раза больше, чем поверхность тела такого же объема, но сферической формы; при этом диск умеренно изменяется без растяжения мембраны клетки. Несомненно, форма двояковогнутого диска, увеличивая поверхность эритроцита, обеспечивает транспорт большего количества различных веществ. Кроме того, такая форма позволяет эритроцитам закрепляться в фибриновой сети при образовании тромба. Но главное преимущество заключается в том, что форма двояковогнутого диска обеспечивает прохождение эритроцита через капилляры. При этом эритроцит перекручивается в узкой средней части, его содержимое из более широкого конца перетекает к центру, благодаря чему эритроцит свободно входит в узкий капилляр. Форма эритроцитов здоровых людей весьма вариабельна - от двояковогнутой линзы до тутовой ягоды.

Эритроцит окружен плазматической мембраной, структура которой мало отличается от таковой других клеток. Наряду с тем, что мембрана эритроцита проницаема для катионов Na+ и К+, она особенно хорошо пропускает О2, СО2, Сl- и HCO3-. Цитоскелет в виде проходящих через клетку трубочек и микрофиламентов в эритроците отсутствует, что придает ему эластичность и деформируемость - столь необходимые свойства при прохождении через узкие капилляры.

Размеры эритроцита весьма изменчивы, но в большинстве случаев их диаметр равен 7,5-8,3 мкм, толщина - 2,1 мкм.

В норме число эритроцитов у мужчин равно 4-5*1012/л, или 4 000 000 - 5 000 000 в 1 мкл. У женщин число эритроцитов меньше и, как правило, не превышает 4,5*1012/л. При беременности число эритроцитов может снижаться до 3,5-1012/л и даже до 3,0*1012 /л, и это многие исследователи считают нормой.

Основной функцией эритроцитов является перенос углекислого газа и кислорода. Также они выполняют защитную функцию - эритроциты доставляют необходимые питательные вещества в клетки организма, переносят антитела и связывают токсины, поддерживают кислотно-основное равновесие в крови человека. Эритроциты живут в среднем около 4 месяцев; на смену старым приходят ретикулоциты - молодые эритроциты в крови. Норма их содержания составляет около 0,3-1,2% общего количества эритроцитов. Старые эритроциты уничтожаются в селезенке. Эритроциты в крови (норма) зависят от пола и возраста человека. Приведем данные по норме их содержания:

•Женщины - (3,7-4,7) х 10*12 г/л;

•Мужчины - (4,0-5,5) х 10*12 г/л;

•Новорожденные - (3,9-5,5) х 10*12 г/л;

•Дети 2-месячного возраста - (2,7-4,9) х 10*12 г/л;

•Дети в возрасте от 6 до 12 лет - (4,0-5,2) х 10*12 г/л.

Изменения уровня эритроцитов в крови может свидетельствовать об изменении состояния человека и о процессах, происходящих в его организме.

Любое изменение в уровне содержания эритроцитов в крови является признаком каких-либо изменений в организме, потому необходимо регулярно проводить исследования крови и выявлять начинающиеся заболевания. При различных заболеваниях количество эритроцитов может уменьшаться. Подобное состояние носит название «эритропения» и часто сопутствует малокровию или анемии. Увеличение числа эритроцитов обозначается как «эритроцитоз».

Главная их функция - транспорт газов: перенос О2 и СО2. Он возможен благодаря большому содержанию гемоглобина и высокой активности фермента карбоангидразы.

Зрелые эритроциты не имеют ядер, рибосом, митохондрий, лизосом. Поэтому обмен эритроцитов имеет ряд особенностей. В зрелых эритроцитах не идут реакции биосинтеза белков. Образование энергии - только путем гликолиза, субстрат - только глюкоза. В эритроцитах существуют механизмы предохранения гемоглобина от окисления. Активно протекает ГМФ-путь распада глюкозы, дающий НАДФ.H2.

1.1.2 Тромбоциты

Тромбоциты - форменные элементы крови, участвующие в обеспечении гемостаза. Это мелкие безъядерные клетки, овальной или округлой формы; их диаметр 2-4 мкм. Образуются тромбоциты в костном мозге из мегакариоцитов. В спокойном состоянии (в кровотоке) тромбоциты имеют дисковидную форму. При активации они приобретают сферическую форму и образуют специальные выросты (псевдоподии). С помощью подобных выростов кровяные пластинки могут соединяться друг с другом (агрегировать) и прилипать к поврежденной сосудистой стенке (способность к адгезии).

Тромбоциты обладают свойством выбрасывать при стимуляции содержимое своих гранул, в которых содержатся факторы свертывания, фермент пероксидаза, серотонин, ионы кальция - Са2*, аденозиндифосфат (АДФ), фактор Виллебранда, тромбоцитарный фибриноген, фактор роста тромбоцитов. Некоторые факторы свертывания, антикоагулянты и другие вещества тромбоциты могут переносить на своей поверхности. Свойства тромбоцитов, взаимодействующих с компонентами стенок сосудов, позволяют образовывать временный сгусток и обеспечивать остановку кровотечения в мелких сосудах (тромбоцитарно-сосудистый гемостаз).

Главная функция тромбоцитов - участие в процессе свёртывания крови (гемостазе) - важной защитной реакции организма, предотвращающей большую кровопотерю при ранении сосудов. Оно характеризуется следующими процессами: адгезия, агрегация, секреция, ретракция, спазм мелких сосудов и вязкий метаморфоз, образование белого тромбоцитарного тромба в сосудах микроциркуляции с диаметром до 100 нм. Другая функция тромбоцитов ангиотрофическая - питание эндотелия кровеносных сосудов. Относительно недавно установлено также, что тромбоциты играют важнейшую роль в заживлении и регенерации поврежденных тканей, освобождая из себя в раневые ткани факторы роста, которые стимулируют деление и рост поврежденных клеток.

К важнейшим факторам роста относятся тромбоцитарный фактор роста (PDGF), трансформирующий фактор роста (TGF-β), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), фактор роста эпителия (EGF), фактор роста фибробластов (FGF), инсулиноподобный фактор роста (IGF).

Тромбоциты входят в число показателей острой фазы воспаления; при сепсисе, опухолях, кровотечениях, легком дефиците железа может возникать вторичный тромбоцитоз.

Временное повышение количества тромбоцитов можно наблюдать после интенсивной физической нагрузки. Небольшое физиологическое снижение уровня тромбоцитов отмечается у женщин во время менструации. Умеренное снижение количества тромбоцитов может иногда наблюдаться у практически здоровых беременных женщин. Клинические признаки снижения количества тромбоцитов - тромбоцитопении (повышенная склонность к внутрикожным кровоизлияниям, кровоточивость десен, меноррагии и т.п.) - обычно имеют место только в том случае, когда количество тромбоцитов снижается ниже 50х103 клеток/мкл. Патологическое снижение количества тромбоцитов происходит вследствие их недостаточного образования при ряде заболеваний системы крови, а также при повышенном потреблении или разрушении тромбоцитов (аутоиммунные процессы). После массивных кровотечений с последующими внутривенными вливаниями плазмозаменителей количество тромбоцитов может снизиться до 20-25% от исходной величины вследствие разведения.

Норма тромбоцитов в крови:

•У взрослых: 180 - 320 */л

•У беременных: 150 - 380 */л

•У новорожденных: 100 - 420*/л

•У детей старше 1 года:        180 - 320*/л

кровь белковый сепсис газ

1.1.3 Лейкоциты

Лейкоциты (от греч. λευκως - белый и κύτος - клетка, белые кровяные клетки) - неоднородная группа различных по внешнему виду и функциям клеток крови человека или животных, выделенная по признаку отсутствия самостоятельной окраски и наличия ядра.

Главная функция лейкоцитов - защита. Они играют главную роль в специфической и неспецифической защите организма от внешних и внутренних патогенных агентов, а также в реализации типичных патологических процессов. Все виды лейкоцитов способны к активному движению и могут переходить через стенку капилляров и проникать в ткани, где они поглощают и переваривают чужеродные частицы. Этот процесс называется фагоцитоз, а клетки, его осуществляющие, - фагоцитами. Если чужеродных тел проникло в организм очень много, то фагоциты, поглощая их, сильно увеличиваются в размерах и в конце концов разрушаются. При этом освобождаются вещества, вызывающие местную воспалительную реакцию, которая сопровождается отеком, повышением температуры и покраснением пораженного участка. Вещества, вызывающие реакцию воспаления, привлекают новые лейкоциты к месту внедрения чужеродных тел. Уничтожая чужеродные тела и поврежденные клетки, лейкоциты гибнут в больших количествах. Гной, который образуется в тканях при воспалении, - это скопление погибших лейкоцитов.

Поскольку число лейкоцитов в крови отражает состояние защитных сил организма, этот показатель интересует врачей всех специальностей. Его определение входит в минимум исследований, которые назначают всем пациентам в стационаре или поликлинике. У здорового человека число лейкоцитов в крови непостоянно. После тяжелой физической работы, приема горячей ванны, у женщин в период беременности, в процессе родов и перед началом менструации оно увеличивается. Это же происходит после приема пищи. Поэтому, чтобы результаты анализа были объективными, его нужно сдавать натощак, утром, не завтракать, можно выпить только стакан воды.

В норме содержание лейкоцитов в 1 л крови взрослого человека составляет от 4,0-9,0xл. У детей оно выше: в возрасте одного месяца - 9,2-13,8x/л, от 1 до 3 лет - 6-17x/л, в возрасте от 4 до 10 лет - 6,1-11,4x/л.

Лейкоциты различаются по происхождению, функциям и внешнему виду. Некоторые из лейкоцитов способны захватывать и переваривать чужеродные микроорганизмы (фагоцитоз), а другие могут вырабатывать антитела. По морфологическим признакам лейкоциты традиционно делят на две группы: - зернистые лейкоциты, или гранулоциты - клетки имеющие крупные сегментированные ядра и обнаруживающие специфическую зернистость цитоплазмы; в зависимости от способности воспринимать красители они подразделяются на нейтрофильные, эозинофильные и базофильные. - незернистые лейкоциты, или агранулоциты - клетки, не имеющие специфической зернистости и содержащие простое несегментированное ядро, к ним относятся лимфоциты и моноциты. Ядра зрелых нейтрофильных гранулоцитов имеют перетяжки - сегменты, поэтому их называют сегментоядерными. В незрелых клетках выявляются удлиненные палочковидные ядра - это нейтрофильные палочкоядерные гранулоциты. Еще более «молодые» нейтрофильные гранулоциты носят название «метамиелоциты» («юные»). Больше всего в крови зрелых сегментоядерных нейтрофильных гранулоцитов, меньше - палочкоядерных, юные формы встречаются редко. По соотношению числа зрелых и незрелых форм можно судить об интенсивности кроветворения. При потере крови для ее восполнения организм начинает продуцировать большое количество клеток. Поскольку они не успевают созреть в костном мозге, в крови появляется много незрелых форм. Сходные процессы происходят при гнойных заболеваниях (аппендицит, перитонит), сепсисе, когда организм старается выработать больше клеток-защитников. При лейкозах лейкоциты начинают размножаться бесконтрольно, поэтому в крови тоже появляется много незрелых форм.

Процентное соотношение отдельных видов лейкоцитов в периферической крови называется лейкоцитарной формулой. Она рассчитывается на 100 лейкоцитов. Эта формула позволяет врачу наглядно представить, каких лейкоцитов много, а каких мало. Изучение лейкоцитарной формулы помогает в определении степени тяжести инфекционного заболевания, в диагностике лейкозов. Увеличение числа незрелых нейтрофильных гранулоцитов называется сдвигом лейкоцитарной формулы влево. Источником лейкоцитов является костный мозг. Облучение, некоторые лекарственные средства (бутадион, цитостатики, противоэпилептические препараты) повреждают его. В результате вырабатывается недостаточное число лейкоцитов, проявляется лейкопения. Увеличение числа лейкоцитов называют лейкоцитозом, уменьшение - лейкопенией. Наиболее часто лейкоцитоз возникает у больных с инфекциями (пневмония, скарлатина), гнойными заболеваниями (аппендицит, перитонит, флегмона), сильными ожогами. Если защитные силы организма истощены, и иммунная система не способна бороться, число лейкоцитов снижается. Так, например, лейкопения при сепсисе свидетельствует о тяжелом состоянии больного и неблагоприятном прогнозе.

Основное назначение нейтрофилов - защита организма от инфекций. Они фагоцитируют бактерии, то есть «заглатывают» и «переваривают» их. Кроме того, нейтрофилы могут вырабатывать особые антимикробные вещества. При инфекциях нейтрофилы накапливаются в большом количестве в месте проникновения бактерий в организм. Гной - это не что иное, как погибшие нейтрофилы. В норме в крови взрослого человека палочкоядерные нейтрофилы составляют 1-5% всех лейкоцитов, сегментоядерные - 45-65%. Увеличение числа нейтрофилов, особенно незрелых форм, свидетельствует о наличии инфекции (абсцесс, аппендицит, ангина, менингит, сепсис). При некоторых инфекциях (брюшной тиф, малярия, некоторые формы туберкулеза, гепатит, грипп, корь, краснуха) число нейтрофилов, наоборот, снижается.

Эозинофилы удаляют избытки гистамина, который появляется при аллергических заболеваниях. При заражении гельминтами эозинофилы проникают в просвет кишечника, разрушаются там, в результате высвобождаются вещества, токсичные для гельминтов. В норме содержание эозинофилов в крови составляет 1-5% всех лейкоцитов. Число эозинофилов увеличивается при бронхиальной астме, аллергическом дерматите, лекарственной аллергии, заражении паразитами (аскариды, лямблии), при некоторых лейкозах и опухолях, узелковом периартериите.

Ни одна аллергическая реакция не проходит без участия базофилов. Они играют определенную роль в развитии воспаления. В норме содержание базофилов в крови незначительное - до 0,5% всех лейкоцитов. Увеличение числа базофилов встречается чрезвычайно редко - при аллергических реакциях, некоторых лейкозах, лимфогранулематозе, снижении функции щитовидной железы, при лечении эстрогенами.

Лимфоциты - главные патрули организма. Они проверяют, не проникли ли в него чужеродные молекулы и микробы, не вышли ли клетки собственного организма из-под контроля - не мутировали ли они, не стали ли безудержно размножаться, превращаясь в опухоль. Основные информаторы лимфоцитов - макрофаги. Они перемещаются по организму, «собирают образцы», которые им показались подозрительными, и доставляют их лимфоцитам. В норме содержание лимфоцитов в крови взрослого человека составляет 25-35% всех лейкоцитов. У детей лимфоцитов в крови значительно больше, чем нейтрофилов, а после 6 лет количество лимфоцитов уменьшается, а нейтрофилов - увеличивается. Увеличение числа лимфоцитов отмечается при некоторых инфекциях (коклюш, вирусный гепатит, туберкулез, сифилис) и лейкозах. Снижение числа лимфоцитов (лимфоцитопения) характерно для тяжелых вирусных заболеваний, злокачественных опухолей, иммунодефицитов, а также при назначении глюкокортикоидов.

Моноциты - недостаточно зрелые клетки. Свои основные функции они начинают выполнять, когда превращаются в макрофаги - большие подвижные клетки, которые находятся практически во всех органах и тканях. Макрофаги - своеобразные санитары. Они «поедают» бактерии и погибшие клетки, причем могут «заглатывать» частицы, почти равные им по размерам. Макрофаги, как уже указывалось, помогают лимфоцитам в осуществлении иммунных реакций. В норме моноциты составляют 1-8% всех лейкоцитов. Число моноцитов увеличивается при некоторых инфекционных болезнях (инфекционный мононуклеоз, малярия, сифилис, бруцеллез). Иногда врач не довольствуется одним анализом крови и назначает повторный. Таким образом, он оценивает динамику заболевания и эффективность лечения. В некоторых случаях достаточно повторного определения только общего числа лейкоцитов без расчета лейкоцитарной формулы. В других случаях врача интересуют более подробные данные о работе иммунной системы.

1.2    Плазма крови

.2.1 Белковые компоненты плазмы крови

Организм человека имеет специальные системы, которые осуществляют непрерывную связь между органами и тканями и обмен организма продуктами жизнедеятельности с окружающей средой. Одной из таких систем, наряду с интерстициальной жидкостью и лимфой, является кровь. Функции крови следующие:

Питание тканей и выделение продуктов метаболизма;

Дыхание тканей и поддержание кислотно-щелочного баланса и водно-минерального баланса;

Транспорт гормонов и других метаболитов;

Защита от чужеродных агентов;

Регуляция температуры тела путем перераспределения тепла в организме.

Клеточные элементы крови находятся в жидкой среде - плазме крови.

Если свежевзятую кровь оставить в стеклянной посуде при комнатной температуре (20 °С), то через некоторое время образуется кровяной сгусток (тромб), после формирования которого останется жидкость желтого цвета - сыворотка крови. Она отличается от плазмы крови тем, что в ней нет фибриногена и некоторых белков (факторов) системы свертывания крови. В основе свертывания крови лежит превращение фибриногена в нерастворимый фибрин. В нитях фибрина запутываются эритроциты. Нити фибрина можно получить путем длительного перемешивания свежевзятой крови, наматывая на палочку образующийся фибрин. Так можно получить дефибринированную кровь.

Для получения цельной крови, пригодной для переливания больному, способной храниться длительное время, в емкость для взятия крови необходимо добавить антикоагулянты (вещества, препятствующие свертыванию крови).

Масса крови в сосудах человека составляет примерно 20 % от массы тела. 55 % массы крови составляет плазма, остальная часть приходится - форменные элементы плазмы крови (эритроциты, лейкоциты, лимфоциты, тромбоциты).

Состав плазмы крови: 90 % - вода; 6-8 % - белки; 2 % - органические небелковые соединения; 1 % - неорганические соли.

Методом высаливания можно получить три фракции белков плазмы крови: альбумины, глобулины, фибриноген. Электрофорез на бумаге позволяет разделить белки плазмы крови на 6 фракций: альбумины - 54-62 %; глобулины: 1-глобулины 2,5-5 %; v2-глобулины 8,5-10 %; глобулины 12-15 %; глобулины 15,5-21 %; фибриноген (остается на старте) - от 2 до 4 %.

Современные методы позволяют получить свыше 60 индивидуальных белков плазмы крови.

Количественные соотношения между белковыми фракциями постоянны у здорового человека. Иногда нарушаются количественные соотношения между различными фракциями плазмы крови. Это явление называется диспротеинемия. Бывает, что содержание общего белка плазмы при этом не нарушается. Иногда содержание общего белка плазмы понижается. Такое явление известно как гипопротеинемия - повышение содержания белка в плазме выше, чем 80 г/л. Такое явление характерно для состояний, при которых происходит значительные потери жидкости организмом.

По функции белки-ферменты плазмы крови делят на несколько групп. Собственно ферменты плазмы - выполняют специфичные метаболические функции в плазме. К собственно ферментам плазмы относятся такие протеолитические системы, как система комплемента, система регуляции сосудистого тонуса и некоторые другие; ферменты, поступающие в плазму в результате повреждения того или иного органа, той или иной ткани в результате разрушения клеток. Обычно не выполняют в плазме метаболическую функцию. Однако для медицины представляет интерес определение активности некоторых из них в плазме крови в диагностических целях (трансаминазы, лактатдегидрогеназа, креатинфосфокиназа и др.).

1.2.2 Небелковые компоненты плазмы крови

Органические небелковые соединения плазмы делятся на две группы.группа - азотсодержащие небелковые компоненты. В состав небелкового азота крови входит азот промежуточных и конечных продуктов обмена простых и сложных белков.

Раньше небелковый азот называли остаточный азот (остается после осаждения белков): азот мочевины (50 %); азот аминокислот (25 %); низкомолекулярные пептиды; креатин; креатинин; билирубин; индикан; некоторые другие азотсодержащие вещества.

При некоторых заболеваниях почек, а также при патологии, сопровождающейся массивным разрушением белков (например, тяжелые ожоги), может повышаться небелковый азот крови, т. е. наблюдается азотемия. Однако наиболее часто нарушается не общее содержание небелкового азота в крови, а соотношение между отдельными компонентами небелкового азота. Поэтому сейчас в плазме определяют азот отдельных компонентов.

В понятие "остаточный азот" включают и низкомолекулярные пептиды.

Среди низкомолекулярных пептидов есть много пептидов, обладающих высокой биологической активностью (например, гормоны пептидной природы).группа - безазотистые органические вещества. К безазотистым (не со-держат азот) органическим веществам плазмы крови относятся: углеводы, липиды и продукты их метаболизма (глюкоза, ПВК, лактат, кетоновые тела, жирные кислоты, холестерин и его эфиры и др.

.2.3 Характеристика отдельных белковых фракций

Альбумины. Это простые низкомолекулярные гидрофильные белки. В молекуле альбумина содержится 600 аминокислот. Молекулярная масса 67 кДа. Альбумины, как и большинство других белков плазмы крови, синтезируются в печени. Примерно 40 % альбуминов находится в плазме крови, остальное количество - в интерстициальной жидкости и в лимфе.

Функции альбуминов определяются их высокой гидрофильностью и высокой концентрацией в плазме крови. Поддержание онкотического давления плазмы крови. Поэтому при уменьшении содержания альбуминов в плазме падает онкотическое давление, и жидкость выходит из кровяного русла в ткани. Развиваются "голодные" отеки. Альбумины обеспечивают около 80 % онкотического давления плазмы. Именно альбумины легко теряются с мочой при заболеваниях почек. Поэтому они играют большую роль в падении онкотического давления при таких заболеваниях, что приводит к развитию "почечных" отеков.

Альбумины - это резерв свободных аминокислот в организме, образующихся в результате протеолитического расщепления этих белков. Альбумины транспортируют в крови многие вещества, особенно такие, которые плохо растворимы в воде: свободные жирные кислоты, жирорастворимые витамины, стероиды, некоторые ионы (Ca2+, Mg2+).

Для связывания кальция в молекуле альбумина имеются специальные кальцийсвязывающие центры. В комплексе с альбуминами транспортируются многие лекарственные препараты, например, ацетилсалициловая кислота, пенициллин.

Глобулины. В отличие от альбуминов глобулины не растворимы в воде, а растворимы в слабых солевых растворах.

-глобулины. В эту фракцию входят разнообразные белки. 1-глобулины имеют высокую гидрофильность и низкую молекулярную массу - поэтому при патологии почек легко теряются с мочой. Однако их потеря не оказывает существенного влияния на онкотическое давление крови, потому что их содержание в плазме крови невелико.

Можно выделить основные функции v1-глобулинов. Одна из них - транспортная. Транспортируют липиды, при этом образуют с ними комплексы - липопротеины. Среди белков этой фракции есть специальный белок, предназначенный для транспорта гормона щитовидной железы тироксина - тироксин-связывающий белок. Участие в функционировании системы свертывания крови и системы комплемента - в составе этой фракции находятся также некоторые факторы свертывания крови и компоненты системы комплемента. Также регуляторная функция. Некоторые белки фракции 1-глобулинов являются эндогенными ингибиторами протеолитических ферментов. Наиболее высока в плазме концентрация 1-антитрипсина. Содержание его в плазме от 2 до 4 г/л (очень высокое), молекулярная масса - 58-59 кДа. Главная его функция - угнетение эластазы - фермента, гидролизующего эластин (один из основных белков соединительной ткани). 1-антитрипсин также является ингибитором протеаз: тромбина, плазмина, трипсина, химотрипсина и некоторых ферментов системы свертывания крови. Количество этого белка увеличивается при воспалительных заболеваниях, при процессах клеточного распада, уменьшается при тяжелых заболеваниях печени. Это уменьшение - результат нарушения синтеза 1-антитрипсина, и связано оно с избыточным расщеплением эластина. Существует врожденная недостаточность (1-антитрипсина. Считают, что недостаток этого белка способствует переходу острых заболеваний в хронические.

-глобулины это высокомолекулярные белки. Эта фракция содержит регуляторные белки, факторы свертывания крови, компоненты системы компемента, транспортные белки. Сюда относится и церулоплазмин. Этот белок имеет 8 участков связывания меди. Он является переносчиком меди, а также обеспечивает постоянство содержания меди в различных тканях, особенно в печени. При наследственном заболевании - болезни Вильсона - уровень церулоплазмина понижается. Вследствие этого повышается концентрация меди в мозге и печени. Это проявляется развитием неврологической симптоматики, а также циррозом печени.

Гаптоглобины. Содержание этих белков составляет приблизительно 1/4 часть от всех 2-глобулинов. Гаптоглобин образует специфические комплексы с гемоглобином, освобождающимся из эритроцитов при внутрисосудистом гемолизе. Вследствие высокой молекулярной массы этих комплексов они не могут выводиться почками. Это предотвращает потерю железа организмом.

Глобулины. К этой фракции относятся некоторые белки системы свертывания крови и подавляющее большинство компонентов системы активации комплемента (от С2 до С7). Основу фракции глобулинов составляют Липопротеины Низкой Плотности (ЛПНП).реактивный белок. Содержится в крови здоровых людей в очень низких концентрациях, менее 10 мг/л. Его функция неизвестна. Концентрация С-реактивного белка значительно увеличивается при острых воспалительных заболеваниях. Поэтому С-реактивный белок называют белком "острой фазы" (к белкам острой фазы относятся также - 1-антитрипсин, гаптоглобин).

Гамма-глобулины. В этой фракции содержатся в основном антитела - белки, синтезируемые в лимфоидной ткани и в клетках РЭС, а также некоторые компоненты системы комплемента.

Функция антител - защита организма от чужеродных агентов (бактерии,

вирусы, чужеродные белки), которые называются антигенами.

Главные классы антител в крови:

иммуноглобулины G (IgG);

иммуноглобулины M (IgM);

иммуноглобулины A (IgA), к которым относятся IgD и IgE.

Только IgG и IgM способны активировать систему комплемента. С-реактивный белок также способен связывать и активировать С1-компонент комплемента, но эта активация непродуктивна и приводит к накоплению ана-филотоксинов. Накопившиеся анафилотоксины вызывают аллергические реакции.

К группе гамма-глобулинов относится также криоглобулины. Это белки, которые способны выпадать в осадок при охлаждении сыворотки. У здоровых людей их в сыворотке нет.

Среди криоглобулинов существует белок фибронектин. Это высокомолекулярный гликопротеин (молекулярная масса 220 кДа). Он присутствует в плазме крови и на поверхности многих клеток (макрофагов, эндотелиальных клеток, тромбоцитов, фибробластов). К функции фибронектина относится обеспечение взаимодействия клеток друг с другом; способствование адгезии тромбоцитов; предотвращение метастазирование опухолей.

Плазменный фибронектин является опсонином - усиливает фагоцитоз. Играет важную роль в очищении крови от продуктов распада белков, например, распада коллагена. Вступая в связь с гепарином, участвует в регуляции процессов свертывания крови. В настоящее время этот белок широко изучается и используется для диагностики особенно при состояниях, сопровождающихся угнетением системы макрофагов (сепсис и др.

Интерферон это гликопротеин. Имеет молекулярную массу около 26 кДа. Обладает видовой специфичностью. Вырабатывается в клетках в ответ на внедрение в них вирусов. У здорового человека его концентрация в плазме мала. Но при вирусных заболеваниях его концентрация увеличивается.

Фибриноген. Это белок, на который направлено действие системы свертывания крови. При свертывании крови фибриноген превращается в фибрин, который нерастворим в воде и выпадает в виде нитей. В этих нитях запутываются форменные элементы крови и, таким образом, формируется кровяной сгусток (тромб).

1.3    Сепсис

.3.1 Этиология и патогенез

Сепсис (греч. sēpsis гниение) - общее инфекционное заболевание не-циклического типа, вызываемое постоянным или периодическим проникновением в кровеносное русло различных микроорганизмов и их токсинов в условиях неадекватной резистентности организма. Различают первичный и вторичный сепсис. Первичным (или криптогенным) считают сепсис, при котором не обнаруживаются входные ворота возбудителей инфекции и первичный гнойный (септический) очаг. Вторичный сепсис (хирургический, отогенный, урологический, гинекологический и др.) возникает на фоне выявленного первичного гнойного очага. Ниже приведена гистограмма частоты развития тяжелого хирургического сепсиса у больных.

Рисунок 1 - Гистограмма частоты развития тяжелого хирургического сепсиса у больных

В зависимости от вида возбудителя инфекции различают стафилококковый, пневмококковый, стрептококковый, менингококковый, колибациллярный, синегнойный, сепсис, вызываемый грамотрицательными микроорганизмами и герпесный сепсис. Факторами, предрасполагающими к развитию, являются детский и преклонный возраст, сахарный диабет, злокачественные новообразования, тяжелая кровопотеря, обширные травмы и ожоги, переохлаждение и перегревание организма, воздействие ионизирующего излучения, аллергия и др.

Патогенез сепсиса определяется возбудителем инфекции (вид, доза, вирулентность), особенностями первичного очага инфекции (локализация, состояние тканей и кровообращения) и реактивностью организма. В зависимости от преобладания того или иного фактора и вызываемых им нарушений сепсис протекает с различной быстротой и тяжестью (септический шок, острый, подострый сепсис и т.д.) и принимает различные клинические формы течения. Возникновение сепсиса обычно связано с проникновением значительного числа микробов (в том числе условно-патогенных и сапрофитов) и их токсинов непосредственно в кровеносное русло или лимфатические пути, как правило, через поврежденную кожу, слизистую оболочку или в области гнойно-некротических очагов. Первичным септическим очагом является участок воспаления на месте внедрения возбудителя инфекции (местные гнойные заболевания различной локализации, раны, особенно случайные, ожоги, отморожения и др.). Возбудитель инфекции может быть занесен также при вливании трансфузионных сред и применении различных инвазивных методов обследования или лечения больного.

Появление очага инфекции сопровождается угнетением функциональной активности бактерицидных систем нейтрофилов, которое при развитии сепсиса и нарастании тяжести заболевания становится все более необратимым.

Нарушения гемодинамики при сепсисе занимают одно из центральных мест. Циркулирующие в крови микробы и токсины различного происхождения вызывают токсическое повреждение легочной паренхимы, играют роль в формировании дыхательной недостаточности. В результате снижаются артериовенозный градиент и утилизация тканями кислорода. Вследствие этого нарушается сердечная деятельность, что в сочетании с дыхательной недостаточностью обусловливает постоянную и довольно тяжелую гипоксию. В крови нарушается кислотно-щелочное состояние. Под воздействием бактерий и токсинов быстро истощается функциональная способность печени, уменьшается содержание гликогена, снижаются все ее функции, нарушаются функции почек, снижение клубочковой фильтрации, почечного кровотока. Эти изменения обычно сочетаются с угнетением кислотообразующей функции слизистой оболочки желудка, что усугубляет нарушения кислотно-щелочного состояния и обмена электролитов, особенно калия и натрия. Интоксикация, в условиях больших потерь белка, приводит к изменениям кислотно-щелочного состояния и электролитного баланса и сопровождается быстро нарастающей анемией. Изменения в лейкоцитарной формуле обычно выражаются в лейкоцитозе и токсической зернистости лейкоцитов.

1.3.2 Патологическая анатомия

Сепсис с гнойными метастазами называется септикопиемией. Наиболее часто встречается стафилококковая септикопиемия (молниеносная и острая формы). Для стафилококкового сепсиса характерно наличие множественных метастатических абсцессов до 5-6 см в диаметре, нередко с зоной, локализу-ющихся в легких и почках, сердце, мышцах, головном мозге и других органах. Возможно протекание сепсиса с осложнениями. Селезенка обычно резко увеличена, дряблая. Лимфатические узлы, небные миндалины, групповые лимфатические фолликулы тонкой кишки набухшие. На слизистой оболочке желудка и кишечника нередко обнаруживаются многочисленные кровоизлияния, эрозии и единичные или множественные язвы диаметром до 1,5 см. Надпочечники несколько увеличены, их корковое вещество расширено.

Чем острее течение сепсиса, тем более выражен компонент воспаления. При микроскопическом исследовании в органах выявляются белковая или жировая дистрофия, очаги некроза клеток. Объектом нашего детального рассмотрения станет сепсис крови. Одна из самых распространенных форм течения сепсиса, также самая опасная и трудно поддающаяся лечению. Изучение этого заболевания представляет огромный интерес для научного мира, так как сепсис крови по-прежнему уносит много человеческих жизней.

1.3.3 Сепсис крови

Сепсис крови еще называют заражением крови. При данном заболевании инфекция попадает в организм извне и разносится кровью по тканям, а иногда инфекция локализуется в организме и оттуда разносится по всему организму. Сепсис крови это тяжелое заболевание, которое затрагивает работу практически всего организма. При этой болезни крови невозможно самопроизвольное выздоровление, также как нет и периодов ремиссии заболевания. Возбудителями данного заболевания крови могут быть бактерии, вирусы или грибки. Известны случаи заболевания, которые вызваны возбудителем вируса герпеса, токсоплазмами или кандидами. При этом в одном организме этот же самый возбудитель может спровоцировать совершенно не опасную для жизни болезнь. У некоторых людей микробы, вызывающие болезнь, совершенно мирно существуют на слизистых рта и носа. Но при попадании на слизистые ослабленного человека, они могут спровоцировать данное заболевание крови. Часто случается так, что у человека возбудитель долгое время присутствует в организме, не вызывая никаких тяжелых последствий. Но после сильного стресса или истощения иммунитет ослабляется, и он заболевает этой болезнью. Например, при эпидемии сальмонеллеза один процент всех заболевших перенесли заболевание в виде сепсиса. Особенно опасен внутрибольничный сепсис, который появляется в результате деятельности специфичной больничной микрофлоры. По данным американских источников около шестидесяти процентов больниц в своей атмосфере содержат опасные микробы, которые могут быть возбудителями заболевания. Тяжесть заболевания зависит в первую очередь от того, каким возбудителем оно спровоцировано. Зачастую сепсис крови - это само по себе осложнение, то есть вторичное заболевание, которое может возникнуть практически от любых травм или воспалений при располагающих для его развития условиях. При таких травмах и воспалительных процессах, как ожог, отморожение, флегмон и других.

Диагноз сепсиса ставится по клинической картине и данным бактериологической исследованиях крови, для посевов крови на питательную среду ее берут в количестве 5-10 мл из подкожных вен руки или ноги. Сепсис прогноз всегда серьезен, в настоящее время благодаря применению пенициллина смертность от сепсиса значительно снизилась. Особенность сепсиса состоит в том, что его симптомы не зависят от возбудителя - во всех случаях заболевание развивается по одному и тому же сценарию.

Для сепсиса характерны следующие симптомы:

повышение температуры тела, обычно выше 38°C;

озноб;

учащенное сердцебиение, как правило, более 90 ударов в минуту;

снижение артериального давления;

одышка: более 20 дыхательных движений в минуту;

резкая слабость;

потеря аппетита.

Кроме того, сепсис может проявляться герпесом на губах, кровоточивостью слизистых оболочек полости рта, затрудненным дыханием, появлением уплотнений и гнойничков на коже. Несмотря на обилие симптомов сепсиса, температура, озноб и потливость остаются главными признаками, по которым можно выявить сепсис крови. В тяжелых случаях развивается септический шок, который сопровождается нарушением работы многих органов и систем, что может привести к смерти человека.

Распознавание сепсиса часто вызывает трудности. Решающая роль в диагностике принадлежит тщательному анализу клинических симптомов болезни. Следует учитывать, что однократное или кратковременное выделение микробов из крови (бактериемия) возможно при многих несептических заболеваниях. Вместе с тем посевы крови могут давать при сепсисе отрицательные результаты, особенно при антибиотикотерапии. Микробы в крови могут появиться лишь во время прорыва гноя из септического очага и затем быстро исчезнуть из крови. Посев крови лучше делать во время озноба. Оригинальную методику взятия крови предложил В. Г. Бочоришвили (1987). Кровь лихорадящего больного он предложил засевать сразу в две колбы, чтобы отличить загрязнение от истинной бактериемии. Такие посевы проводят 5 раз в сутки (обычно через каждые 2 ч) в течение первых двух суток поступления больного. Так получают 10 двойных посевов крови. Если из 10 будет 5 положительных двойных посевов и выделен условно-патогенный микроб, то можно говорить не просто о бактериемии, а именно о сепсисе. Для посева берут не менее 5-10 мл крови и используют сахарный бульон, среду Тароцци, мясопептонный бульон, асцит-агар и другие питательные среды в зависимости от предполагаемого возбудителя. Особые трудности возникают при выделении анаэробов. Даже кратковременный контакт с кислородом может вызвать гибель этих микробов. Помимо бактериемии необходимо установить первичный очаг, по возможности получить из него материал, в котором должен обнаружиться тот же микроб, что и в крови. Следует выявить также метастазы (вторичные очаги). В дифференциальной диагностике имеет значение тяжесть болезни, ациклическое течение, прогрессирующее ухудшение, нарастающая анемизация, неправильная лихорадка с повторными ознобами и профузным потом, развитие септического шока, появление новых очагов.

Лечение сепсиса направлено на борьбу с инфекцией и увеличение сопротивляемости организма. Лечение комплексное, должно проводиться в условиях отделения интенсивной терапии для заболевших с гнойной инфекцией. Включает активное хирургическое лечение гнойных очагов (доступных для оперативного вмешательства) и общую интенсивную многокомпонентную терапию.

Интенсивная терапия сепсиса включает введение антибиотиков и анти-септических средств с учетом чувствительности к ним выделенной микрофлоры. Проводят дезинтоксикационную терапию, противовоспалительное лечение глюкокортикоидами, коррекцию белково-энергетических потерь (высококалорийное питание, зондовое и парентеральное питание), инфузионнную терапию, используют кислородную терапию, осуществляют коррекцию нарушенных функций различных органов и систем, по показаниям назначают гепарин, переливают тромбоцитную массу и свежезамороженную плазму

Прогноз при любой форме сепсиса всегда серьезен. Чем раньше госпитализирован больной, чем быстрее установлен первичный септический очаг и произведена его хирургическая санация, чем интенсивней комплексное лечение, тем больше вероятность выздоровления больного.

Профилактика основывается на правильном и своевременном лечении местных гнойных процессов. При неэффективности амбулаторного лечения больного следует госпитализировать в хирургическое отделение.

В диагностике сепсиса и выборе метода лечения важную роль играет гемограмма крови, которая может дать полнейшее представление о состоянии больного, о стадии протекания процесса и формы его запущенности.

2. Методы исследования

.1 Кислород и двуокись углерода (углекислый газ)

Одной из функций крови является перенос газов. Газы содержатся в крови животных и человека в растворённом состоянии и в химически связанном виде.

Газы крови состоят из газов, поступающих из окружающей среды, и газов, образующихся в организме; они поступают в кровь и выделяются из неё путём диффузии.

Содержание каждого из растворённых газов в артериальной крови определяется его парциальным давлением в альвеолярном воздухе и коэффициентом его растворимости в крови.

Наиболее важные - кислород и углекислый газ, которые находятся в крови в растворённом и в связанном виде. Они образуют легко распадающиеся соединения: СО2 идёт на образование солей, входящих в состав крови, кислород, соединяясь, образует оксигемоглобин. Содержание газов в венозной и артериальной крови различно.

Использование термина «газы крови» не полностью описывает данное понятие, потому что, хотя он и включает измерение содержания двух физиологически важных газов, присутствующих в крови - кислорода - О2 и углекислого газа - CO2, но подразумевает также определение и еще нескольких других параметров.

Нарушение газового состава крови свидетельствует о наличие заболевания. В норме, значения показаний газов крови не должны выходить за пределы значений, считающихся нормальными. При диагностике сепсиса получение результатов анализов газов крови является неотъемлемым процессом, обладающим высокой степенью важности и информационной ценностью для диагностирования и нахождения оптимальных путей лечения заболевания.

В таблице 1 ниже приведено содержание газов крови человека в норме.

Таблица 1 - Содержание газов в крови человека в норме

Одной из главных, а может быть и самой главной из функций крови является перенос поглощенного легкими кислорода ко всем органам и тканям и обратная доставка полученного от них углекислого газа в легкие. Перенос этих газов кровью возможен благодаря наличию в ее составе эритроцитов гемоглобина. В свою очередь гемоглобину эту способность обеспечивает наличие в молекуле гема двухвалентного железа. Гемоглобин, присоединяя к себе кислород, превращается в оксигемоглобин. И эта реакция носит название оксигенация.

Процентное же отношение количества кислорода (O2), которое связано с гемоглобином, к кислородной емкости крови, носит название насыщение (SO2 или HBO2), т. е. фактически это отношение оксигемоглобина к общему содержанию гемоглобина крови.

В норме этот показатель составляет 96-98 %. Конечно, бывают случаи снижение насыщения на 2-4 %, но это вызвано неравномерной вентиляцией легких и небольшой примесью венозной крови, что часто встречается у вполне здоровых людей. Кроме того, насыщение кислородом гемоглобина зависит от напряжения кислорода в крови.

У здорового человека напряжение кислорода в артериальной крови (PaO2) равно 95-100 мм рт. ст. и постепенно снижается. Так, в молодом возрасте PaO2 составляет 95-100 мм рт. ст., в 40 лет - 80 мм рт. ст., а уже в 70 лет - 70 мм рт. ст. Связывают это явление с тем, что с возрастом снижается равномерность функционирования некоторых участков легких.

Углекислый газ (CO2), или как его еще называют, двуокись углерода, является конечным продуктом обменно-окислительных процессов в клетках и тканях организма человека. Кровь транспортирует двуокись углерода к легким, где происходит выделение его во внешнюю среду в количестве 99,5 %. Остальная часть углекислого газа удаляется почками.

В крови углекислый газ находится в следующих состояниях:

в плазме крови в растворенном виде - 5 %;

связанным с аминогруппами гемоглобина - 15 %;

в форме угольной кислоты (H2CO3) - в незначительном количестве;

в форме бикарбонатионов (HCO3) - более 80 %.

В норме в артериальной крови напряжение двуокиси углерода (PaCO2) колеблется в пределах от 35 до 45 мм рт. ст. Причем если этот показатель увеличивается, то говорят об артериальной гиперкапнии, если же наоборот снижается - об артериальной гипокапнии.

2.2 Анализ газов крови. Данные пациента

Анализ газов крови - лабораторный метод исследования, позволяющий определить соотношение газов, растворенных в крови человека. Самыми важными показателями являются содержание кислорода и содержание окиси углерода, которые являются показателями дыхательной функции. Этот анализ в списке самых необходимых для правильного диагностирования и лечения сепсиса.

В диагностике сепсиса и выборе метода лечения важную роль играет гемограмма крови, которая может дать полнейшее представление о состоянии больного, о стадии протекания процесса и формы его запущенности, что в дальнейшем, при правильном лечении может спасти жизнь больному. Своевременное и точное диагностирование на основании анализов крови и ее газов дает широкое представление о динамике жизненно важных показателей, а так же позволяет производить мониторинг показателей крови, которые играют решающую роль в постановке диагноза.

К сожалению, вопрос поведения газов крови при заболевании сепсис малоизучен, что является очевидным упущением, требующим разрешения, а сам вопрос нуждается в тщательном изучении и проведении разнообразных исследовательских анализов, с целью расширения области знаний в данном аспекте.

Известно, что при сепсисе понижается уровень О2 крови и СО2, что приводит к недостаточной перфузии тканей и органов, также наблюдается ацидоз (уменьшение pH). Изменение сатурации кислорода, затруднение продукции лактата и изменение других показателей - все это можно описать гемодинамической картиной. Сложность патофизиологии сепсиса привела к некоторым затруднениям и большому числу противоречий. Тем не менее, можно сформулировать базисный подход к гемодинамической поддержке сепсиса, и очевидно, что эффективность лечения следует оценивать по комбинации параметров.

Все данные, приведенные ниже, обрабатывались программой SPSS (Statistical Package for the Social Sciences), версия 16.0. является самой распространённой программой для обработки статистической информации, имеет широкий охват существующих статистических методов, и большое количество удобных средств визуализации результатов обработки.

На основании взятых проб крови пациента и полученных данных, мы проведем ряд анализов, которые позволят выявить зависимости между показателями, или же наоборот, покажут их отсутствие.

Ниже будут приведены табулированные данные газов крови пациента больного сепсисом в таблице 2, которые будут подвергнуты анализам, с забором крови в течение 13 дней лечения, с 27.10.2009 по 09.11.2009 г. Тип пробы был венозный.

Таблица 2 - Табулированные результаты анализов газов крови больного

Эти данные будут подвергнуты корреляционному, факторному, кластерному и ROC анализам.

Корреляция или корреляционная зависимость - статистическая взаимосвязь двух или нескольких случайных величин (либо величин, которые можно с некоторой допустимой степенью точности считать таковыми). При этом изменения значений одной или нескольких из этих величин сопутствуют систематическому изменению значений другой или других величин. Математической мерой корреляции двух случайных величин служит корреляционное отношение, либо коэффициент корреляции. В случае, если изменение одной случайной величины не ведёт к закономерному изменению другой случайной величины, но приводит к изменению другой статистической характеристики данной случайной величины, то подобная связь не считается корреляционной, хотя и является статистической.

Некоторые виды коэффициентов корреляции могут быть положительными или отрицательными. В первом случае предполагается, что мы можем определить только наличие или отсутствие связи, а во втором - также и её направление. Если предполагается, что на значениях переменных задано отношение строгого порядка, то отрицательная корреляция - корреляция, при которой увеличение одной переменной связано с уменьшением другой. При этом коэффициент корреляции будет отрицательным. Положительная корреляция в таких условиях - это такая связь, при которой увеличение одной переменной связано с увеличением другой переменной. Возможна также ситуация отсутствия статистической взаимосвязи - например, для независимых случайных величин.

Факторный анализ в учебной литературе трактуется как раздел много-мерного статистического анализа, объединяющий методы оценки размерности множества наблюдаемых переменных посредством исследования структуры ковариационных или корреляционных матриц. Все явления и процессы находятся во взаимосвязи и взаимообусловленности. Одни из них непосредственно связаны между собой, другие косвенно. Отсюда важным методологическим вопросом в анализе является изучение и измерение влияния факторов на величину исследуемых показателей. С помощью факторного анализа возможно выявление факторов, отвечающих за наличие линейных статистических связей корреляций между наблюдаемыми переменными.

Кластерный анализ позволяет организовать наблюдаемые данные в наглядные структуры. Это анализ является не столько обычным статистическим методом, сколько набором различных алгоритмов распределения объектов по кластерам.анализ это еще один статистический метод обработки данных. ROC-кривые впервые использованы в теории обработки сигналов в США во время Второй мировой войны для повышения качества распознавания объектов противника по радиолокационному сигналу. Впоследствии широкое применение ROC-кривые получили в медицинской диагностике. ROC-кривые используется в эпидемиологии и медицинских исследованиях и часто упоминаются в одном контексте с доказательной медициной.

3. Исследование газов крови

.1 Корреляционный анализ

Были приведены табулированные результаты анализов газов крови больного сепсисом пациента в таблице 3, упомянутой выше, которые будут подвергнуты анализам, (забор крови осуществлялся в течение 13 дней лечения, с 27.10.2009 по 09.11.2009 г.). Тип пробы был венозный.

Говоря своими словами, коэффициент корреляции это величина, показывающая, насколько близко пары значений ложатся к прямой линии. Чем ближе значение коэффициента к 1, тем более линейно они выстраиваются и это означает, что пара показателей находится в тесной взаимосвязи друг с другом. Если же значения разрозненны и представляют собой облако значений, в таком случае, можно отметить, что коэффициент непосредственно близок к 0. Если же коэффициент корреляции экстремально близок к 0, то можно сделать вывод о том, что между показателями нет зависимости.

Коэффициент корреляции был предложен как инструмент, с помощью которого можно проверить гипотезу о зависимости и измерить силу зависимости двух переменных. Нужно отметить, что коэффициент корреляции оказывается не идеальным инструментом, он пригоден лишь для измерения силы линейной зависимости. Можно интерпретировать интервал значений коэффициента в связи с его коэффициентом корреляции: 0 - 0,2 - очень слабая корреляция; 0,2 - 0,5 - слабая корреляция; 0,5 - 0,7 - средняя корреляция; 0,7 - 0,9 - высокая корреляция; 0,9 - 1- очень высокая корреляция.

Покажем таблицу 3 с коэффициентами корреляции. Мы попробуем проследить зависимости между показаниями, и наглядно, в виде графиков, проиллюстрируем самые интересные для нашего рассмотрения результаты.

Таблица 3 - Коэффициенты корреляции снятых показаний

В таблице 3 выделены ячейки, соответствующие наибольшим значениям корреляции по Пирсону. Линейный корреляционный анализ позволяет установить прямые связи между переменными величинами по их абсолютным значениям. Формула расчета коэффициента корреляции построена таким образом, что если связь между признаками имеет линейный характер, коэффициент Пирсона точно устанавливает тесноту этой связи. Поэтому он называется также коэффициентом линейной корреляции Пирсона. Расчетная формула (1) представляется в виде:

 (1)

где:

- значения, принимаемые переменной X;

- значения, принимаемые переменой Y;

- средняя по X;

- средняя по Y.

Основываясь на теоретических выкладках, приведенных ранее, мы на самых ярких и наглядных конкретных примерах можем рассмотреть корреляцию показаний и теоретически установить степени их зависимости.

Рисунок 2 - Точечная диаграмма корреляционной зависимости значений FHHb от sO2 и FHHb от FO2Hb

На рисунке 2 отчетливо видно, что зависимость показателей выстраивается в нисходящую линейную зависимость. По корреляционной таблице можно увидеть, что действительно, коэффициент корреляции равен -1, что соответствует нашим графикам.

Рисунок 3 - Точечная диаграмма корреляционной зависимости FO2Hb от sO2 и FO2Hb от pO2

На рисунке 3 значения практически выстроены по прямой восходящей лини, а это значит, что коэффициент корреляции близок к единице. Проверив данные коэффициентов по таблице, можно заметить, что он равен единице.

Рисунок 4 - Точечная диаграмма корреляционной зависимости FHHb от pH и cCl от pO2

На рисунке 4 отчетливо видно, что значения зависимости разбросаны, что соответствует значениям коэффициента, не равным ни нулю, ни единице.

В результате анализа был установлен достаточно большой коэффициент корреляции, а в некоторых случаях, его полное отсутствие. Некоторые коэффициенты достаточно очевидны, так как показания были тесно связаны друг с другом в виду одного процессного механизма, а некоторые не столь очевидны, что труднообъяснимо, так как ярко выраженную связь установить между ними достаточно сложно.

На основании результатов корреляционного анализа можно проследить еще один интересный шаг - динамическое распределение. Динамический анализ это процесс оценки системы или компоненты, основанный на их поведении во времени. Он может помочь отобразить этапность развития событий и эволюцию клинических проявлений.

Интересно, что при рассмотрении некоторых показателей в зависимости от времени забора анализов, мы можем наблюдать проявление синусоидального характера распределения снятых величин. Рассмотрим это на примере нескольких значений.

Рисунок 5 - Точечная диаграмма зависимости pО2(T) от дня забора

Рисунок 6 - Точечная диаграмма зависимости sO2 от дня забора

Рисунок 7 - Точечная диаграмма зависимости рO2 от дня забора

Относительно приведенных выше точечных диаграмм можно выдвинуть предположение о том, что такой характер зависимости продиктован выбранным методом лечения и применением специфических препаратов. Методом визуализации взятых анализов легко проследить динамику показателей. В каких-то случаях показатели не сильно колеблются относительно нормы, в других случаях показатели сильно отходят от нормального значения.

3.2 Факторный анализ

Факторный анализ это процедура, с помощью которой большое число переменных, относящихся к имеющимся наблюдениям сводит к меньшему количеству независимых влияющих величин, называемых факторами. При этом в один фактор объединяются переменные, сильно коррелирующие между собой. Переменные из разных факторов слабо коррелируют между собой. Таким образом, целью факторного анализа является нахождение таких комплексных факторов, которые как можно более полно объясняют наблюдаемые связи между переменными, имеющимися в наличии.

Исходным элементом для расчётов является корреляционная матрица. Для построенной корреляционной матрицы определяются, так называемые, собственные значения и соответствующие им собственные векторы.

Собственные значения сортируются в порядке убывания, для чего обычно отбирается столько факторов, сколько имеется собственных значений, превосходящих по величине единицу. Собственные векторы, соответствующие этим собственным значениям, образуют факторы. Их можно понимать как коэффициенты корреляции между соответствующими переменными и факторами. Сама корреляционная матрица для расчета исследовательского факторного анализа указана в приложении ввиду своей масштабности и схожести с корреляционной матрицей корреляционного анализа, проведенного выше.

Поиск однозначного решения называют задачей вращения факторов. И здесь имеется большое количество методов, наиболее часто употребляемым из которых является ортогональное вращение по так называемому методу варимакса. Факторные нагрузки повёрнутой матрицы могут рассматриваться как результат выполнения процедуры факторного анализа.

Именно на основании значений этих нагрузок мы попытаемся дать толкование отдельным факторам. Если факторы найдены и истолкованы, то на последнем шаге факторного анализа, отдельным наблюдениям можно присвоить значения этих факторов, так называемые факторные значения. Таким образом, для каждого наблюдения значения большого количества переменных можно перевести в значения небольшого количества факторов.

После построения матрицы можно произвести первые вычисления. Их результатом будет первичная статистика объяснённой суммарной дисперсии.

Таблица 4 - Total Variance Explained (объясненная суммарная дисперсия)

По таблице Total Variance Explained в столбце Initial Eigenvalues (первичные собственные значения) можно увидеть, что шесть собственных факторов имеют значения превосходящие единицу. Следовательно, для анализа отобрано только шесть факторов. Первый фактор объясняет 38,445 % суммарной дисперсии, второй фактор 21,114 % , третий фактор 9,358 %, четвёртый 7,846%, пятый 6,887% и шестой 4,184% .

Далее приводится повёрнутая матрица в таблице 5.

Таблица 5 - Rotated Component Matrix (повёрнутая матрица компонентов)

Пояснения к таблице, которые программа выводит автоматически, говорят о том, что метод отбора был анализ главных компонентов, а метод вращения как Варимакс с нормализацией Кайзера. При этом, вращение было осуществлено за 8 итераций. Непосредственно, итерация - организация обработки данных, при которой действия повторяются многократно, не приводя при этом к вызовам самих себя.

Теперь необходимо попытаться объяснить отобранные факторы. Для этого в каждой строке повёрнутой факторной матрицы надо отметить ту факторную нагрузку, которая имеет наибольшее абсолютное значение. Переменная может относиться к двум факторам одновременно, могут быть также и переменные, которыми нельзя нагрузить ни один из отобранных факторов. Такие переменные мы не берем в расчет.

Эти факторные нагрузки следует понимать как корреляционные коэффициенты между переменными и факторами.

Так, выбраны наибольшие абсолютные значения нагрузок:

Фактор 1 : pO2, мм.рт.ст. (0,842), sO2, % (0,938), FO2Hb, % (0,936), FHHb, % (0,937), рО2(Т), мм.рт.ст. (0,839).

Фактор 2 : pH, мм.рт.ст. (0,864), cCI-, ммоль/л (0,802), рН(Т) (0,862), р50,с, мм.рт.ст. (0,852).

Фактор 3 : ctHb, г/дл (0,935), FCOHb, % (0,886), Hct ,c (0,934), ctO2.c, Vol% (0,815).

Фактор 4 : Глюкоза, ммоль/л (0,726).

Фактор 5 : Лактат, ммоль/л (0,887).

Фактор 6 : сК+ (0,800).

Интерес представляют факторы 1, 2 и 3, так как они являются наиболее решающими, нежели 4, 5 и 6, их значимость падает из-за малого наличия компонентов. 1, 2 и 3.

Вербально вывод для полученных результатов можно описать как предположение о том, что такое распределение нагрузок и принадлежность их к факторам является либо следствием лечения заболевания и применения определенного вида препаратов, которые имели влияние на формирование показателей именно в таком представлении, либо особенностями течения заболевания, при которых показатели нагрузок объединяются в факторные группы.

Можно заметить, что фактор 1 вызывает рост парциального давления О2, а также увеличение содержания кислорода. Возможно предположение о том, что больному было оказано лечение в виде оксигенотерапии или ингаляции, с целью повышения уровня содержания кислорода в крови.

Фактор 2 можно связать с влиянием на кислотность крови, этот фактор

вызывает рост кислотности рН. Можно предположить, что пациенту были прописаны магниево-, кальциево- и калиево- содержащие препараты с целью восстановления кислотности и обменных процессов, а так же оказана против-стрессовая терапия и специальная диета.

Фактор 3 влияет на увеличение гемоглобина в крови. Соответственно, можно выдвинуть предположение о том, что пациенту были выписаны железосодержащие препараты с целью повышения гемоглобина.

Можно сделать вывод о том, что возможно выявить общность нагрузок в зависимости от медицинских препаратов и методов лечения.

Факторы можно визуально изобразить в виде трехмерной модели рассеяния компонентов.

Рисунок 8 - Диаграмма компонентов в повернутом пространстве

3.4    Кластерный анализ

В результате кластерного анализа при помощи предварительно заданных переменных формируются группы наблюдений - любые объекты. Члены одной группы (одного кластера) должны обладать схожими проявлениями переменных, а члены разных групп различными.

В иерархических методах каждое наблюдение образовывает сначала свой отдельный кластер. На первом шаге два соседних кластера объединяются в один; этот процесс может продолжаться до тех пор, пока не останутся только два кластера. В методе, который в SPSS установлен по умолчанию (Between-groups linkage (Межгрупповые связи)), расстояние между кластерами является средним значением всех расстояний между всеми возможными парами точек из обоих кластеров. Представим при помощи простой диаграммы рассеяния частные случаи кластерного анализа относительно известных данных газов крови и проведем иерархический кластерный анализ с двумя переменными.

Для обозначения переменной наблюдения мы использовали дату забора.

Рисунок 9 - Диаграмма рассеяния переменных FO2Hb (фракции оксигемоглобина) и pO2 (кислородное парциальное давление)

Легко заметить, в пределах каких величин лежит основное число точек.

Можно увидеть две отдельных отчётливых группировки точек, два кластера в нижней половине диаграммы и пара точек в верхнем правом углу. Следовательно, переменные FO2Hb (фракции оксигемоглобина) и pO2 (кислородное парциальное давление), явно распадаются на два различных кластера по да-там забора крови.

Данные, которые по значениям двух рассмотренных переменных похожи друг на друга, принадлежат к одному кластеру; данные, находящиеся в различных кластерах, не похожи друг на друга. Решающим критерием для определения схожести и различия двух данных является расстояние между точками на диаграмме рассеяния, соответствующее им. Подробно разберем один пример.

После обычной обшей статистической сводки итогов по наблюдениям, проводим обзор принадлежности, из которого можно выяснить очерёдность построения кластеров, а также их оптимальное количество. По двум колонкам, расположенным под общей шапкой Cluster Combined (Объединение в кластеры), можно увидеть, что на первом шаге были объединены наблюдения 11 и 12 (т.е. 5 и 6 число месяца). Эти два дня максимально похожи друг на друга и отдалены друг от друга на очень малое расстояние. Эти два наблюдения образовывают кластер с номером 11, в то время как кластер 12 в обзорной таблице больше не появляется. На следующем шаге происходит объединение наблюдений 11 и 13 (5 и 7 число месяца), затем 17 и 18 (8 и 9 число месяца) и т.д.

Для определения, какое количество кластеров следовало бы считать оптимальным, решающее значение имеет показатель, выводимый под заголовком "Coefficients" в таблице 6, приведенной ниже. По этим коэффициентом подразумевается расстояние между двумя кластерами, определенное на основании выбранной дистанционной меры с учётом предусмотренного преобразования значений. В нашем случае это квадрат евклидового расстояния, определенный с использованием стандартизованных значений. На этом этапе, где эта мера расстояния между двумя кластерами увеличивается скачкообразно, процесс объединения в новые кластеры необходимо остановить, так как в противном случае были бы объединены уже кластеры, находящиеся на относительно большом расстоянии друг от друга.

Таблица 6 - Agglomeration Schedule (порядок агломерации) для FO2Hb и pO2

В приведенном примере - это скачок с 3,301 до 6,279. Это означает, что после образования трёх кластеров мы больше не должны производить никаких последующих объединений, а результат с тремя кластерами является оптимальным. Визуально же мы ожидали результат с двумя кластерами. Оптимальным считается число кластеров равное разности количества наблюдений (здесь: 17) и количества шагов, после которого коэффициент увеличивается скачкообразно (здесь: 14). Далее по отдельности для результатов расчёта содержащих 5, 4, 3 и 2 кластеров, ниже приводится таблица 7 - Cluster Membership (принадлежность к кластеру) для FO2Hb и pO2 с информацией о принадлежности каждого наблюдения к кластеру. Таблица 7 показывает, что два наблюдения 17 и 18 (12 и 13 день лечения или 8 и 9 число месяца) при переходе к 3-х кластерному решению были включены в кластеры, соседствующие на диаграмме рассеяния; эти дни при оптимальном кластерном решении рассматриваются как принадлежащие к одному кластеру. Если посмотреть на 2-х кластерное решение, то оно группирует наблюдения 11, 12, 13 и 14 (5, 6, 7 число месяца), то есть дни нижних крупных кластеров диаграммы рассеяния.

Таблица 7 - Cluster Membership (принадлежность к кластеру) для FO2Hb и pO2

Процесс слияния мы можем пронаблюдать на дендрограмме ниже.

Рисунок 10 - Дендрограмма процесса слияния кластеров для FO2Hb и pO2

Рассмотрим еще один интересный случай кластерного анализа и его иерархического представления на примере анализа данных газов pCO2 (парциальное давление двуокиси углерода) и cNa+ (концентрация ионов натрия). Переменная наблюдения так же, дата забора анализов.

Рисунок 11 - Диаграмма рассеяния переменных pCO2 (парциальное давление двуокиси углерода) и cNa+ (концентрация ионов натрия)

Проводим обзор принадлежности в таблице 8, приведенной ниже, из которой можно выяснить очерёдность построения кластеров, а также их оптимальное количество и определим, на каком этапе мера расстояния между двумя кластерами увеличивается скачкообразно, следовательно, процесс объединения в новые кластеры необходимо остановить.

Таблица 8 - Agglomeration Schedule (порядок агломерации) для pCO2 и cNa+

Отчетливо видно, что после трех крупных скачков коэффициентов нам необходимо остановить образование кластеров, так как мы не нуждаемся в большем их количестве.

По диаграмме рассеяния переменных мы заметили, что группы точек образую два кластера и несколько отдельных точек, что видно по таблице порядка агломерации, наибольшее расстояние у нас между двумя отдельными кластерами, именно они и представляют интерес для рассмотрения.

Процесс слияния мы снова можем пронаблюдать на дендрограмме. Она идентифицирует объединённые кластеры и значения коэффициентов на каждом шаге. При этом отображаются не исходные значения коэффициентов, а значения, приведенные к шкале от 0 до 25. Кластеры, получающиеся в результате слияния, отображаются горизонтальными пунктирными линиями.

Рисунок 12 - Дендрограмма процесса слияния кластеров для pCO2 и cNa+

Для переменных FO2Hb (фракции оксигемоглобина) и pO2 (кислородное парциальное давление) и pCO2 (парциальное давление двуокиси углерода) и cNa+ (концентрация ионов натрия), рассмотренных нами и проанализированных с помощью иерархического кластерного анализа с двумя переменными, очевидно кластерное слияние показаний по переменной времени (или дня лечения), что можно увязать с прогрессированием заболевания и спецификой выбранного лечения, что сказывалось на данных показателей.

Переменные схожи между собой в большей или меньшей степени, соот-ветственно, схожие в больше степени, можно объединить в группы с общими свойствами - кластерами. Как можно заметить по диаграммам рассеяния переменных, для FO2Hb и pO2, основная масса, составляющая наибольший кластер лежит в области, находящейся в пределах значений 70-80 и 40-55 соответственно. Аналогично, для переменных pCO2 и cNa+, основная масса значений кластера принадлежит области в пределах значений 40-50 и 140-145 соответственно. При правильной интерпретации этих данных они могут оказать большую помощь в мониторинге развития заболевания и отслеживании процесса лечения пациента.

3.4 Roc анализ

анализ основан на использовании ROC-кривой (Receiver Operator Characteristic), которая показывает результаты бинарной классификации, когда модель предсказывает вероятность того, что наблюдение относится к одному из двух классов. В таком случае важен выбор точки отсечения, то есть порога отсечения, разделяющего классы. ROC-кривая позволяет построить зависимость количества верно классифицированных положительных примеров от количества неверно классифицированных отрицательных примеров.

Количественную интерпретацию ROC даёт показатель AUC (англ. area under ROC curve, площадь под ROC-кривой) - площадь, ограниченная ROC-кривой и осью доли ложных положительных классификаций.

Чтобы четко провести анализ, взяты значения данных пациента больного сепсисом, которые максимально расходятся с нормальными значениями у здорового человека. Анализируемыми значениями в данном случае будут показатели pCO2 (парциальное давление двуокиси углерода) и pO2 (парциальное давление кислорода). В норме у здорового человека эти показатели колеблются в пределах: 35-45 мм. рт. ст. для pCO2, 83-108 мм. рт. ст. для pO2.

Для показателя рСО2 выведем таблицу 9 Case Processing Summary (Обработанные наблюдения).

Таблица 9 - Case Processing Summary (Обработанные наблюдения) для рСО2

Это означает, что высокие значения переменных указывают на скорее положительный результат теста, а единица означает, что положительный результат теста соответствует состоянию «болен».

Кривая ROC графически представлена на рисунке 13, где в качестве чувствительности теста выступает доля верно положительных предсказаний в суммарном количестве больных. Эта величина характеризует способность теста как можно точнее отфильтровывать пациентов с сомнительным наличием болезни. Под представительностью теста понимают долю верно отрицательных среди здоровых пациентов. Эта величина характеризует способность теста обнаруживать исключительно пациентов с сомнительным наличием болезни.

По результатам таблицы 10 можно увидеть, что Среди 18 фактически больных 15 были верно расценены как больные (Rightly Positive (Верно положительный), RP), а 3 не верно отнесены к группе здоровых (Wrong Negative (Ложно отрицательный), WN). Из 18 фактически здорового человека 16 были верно отнесены к группе здоровых (Rightly Negative (Верно отрицательный), RN) и 2 не верно расценены больными (Wrong Positive (Ложно положительный), WP).

Таблица 10 - Predicted group Crosstabulation (GRUPPE * Прогнозируемая группа таблица сопряженности) для рСО2

Ведем два понятия: чувствительность и специфичность модели. Ими определяется объективная ценность любого бинарного классификатора.или чувствительность есть доля истинно положительных случаев. Чувствительность (sensitivity) рассчитывают по формуле (2):

 (2)

Чувствительность =15/(15 + 3) = 0,834или специфичность - доля истинно отрицательных случаев, которые были правильно идентифицированы моделью. Представительность рассчитывают по формуле (3):

 (3)

Представительность = 16/(15 + 2) = 0,941

Рисунок 13 - ROC Curve (Кривая ROC) для рСО2

С помощью кривой кривой ROC чувствительность и комплиментарное значения представительности приводятся к единице. Диагностируемое значение с нулевой степенью прогнозирования изображается здесь линией, наклоненной под углом 45 градусов (диагональю). Чем больше выгнута кривая ROC, тем более точным является прогнозирование результатов теста. Индикатором этого свойства служит площадь под кривой ROC, которая для теста с нулевой степенью прогнозирования равна 0,5, а для случая с максимальной степенью прогнозирования - 1.

Площадь под ROC-кривой можно увидеть в расчетной таблице 11, которую при анализе выведет программа.

Таблица 11 - Area Under the Curve (Площадь под кривой) для рСО2

Для рассматриваемого примера получилось значение равное 0,960, причём 95 % доверительный интервал соответствует значениям площади, принадлежащим диапазону от 0,904 до 1,016. Площадь покрытия близка к единице.

Проанализируем данные показателя рО2, зная, что диапазон показателей здоровых людей колеблется в интервале 83-108 мм. рт. ст. и отразим результаты в таблице сопряженности.

Таблица 12 - Predicted group Crosstabulation (GRUPPE * Прогнозируемая группа таблица сопряженности) для рО2

Рассчитаем значения чувствительности и представительности:

Чувствительность =16/(16 + 2) = 0,889

Представительность = 18/(16 + 0) = 1,125

Рисунок 14 - ROC Curve (Кривая ROC) для рО2

Площадь под кривой ROC можно определить из расчетной таблицы 13, которую программа выводит автоматически, при анализе.

Таблица 13 - Area Under the Curve (Площадь под кривой) для рО2

Для рассматриваемого примера получилось значение равное 0,918, причём 95 % доверительный интервал соответствует значениям площади, принадлежащим диапазону от 0,808 до 1,029. Проанализировав при помощи ROC анализа показатели пациента, выяснилось, что выгнутость кривой ROC и рассчитанная под ней площадь указывает на то, что проведенный анализ имеет высокую точность прогнозирования результатов теста. Именно этот факт позволяет с уверенностью сказать, что параметры крови пациента имеют явное отклонение от нормальных величин показателей здоровых людей.

На основе приведенных исследований были сделаны определенные выводы:

.        Между показателями крови можно установить математические зависимости.

.        Установлены значения коэффициента корреляции. По результатам корреляции можно определить силу зависимости в виде коэффициента корреляции.

.        Выявлены факторы, влияющие на гемодинамические показатели, и установлено их количество.

. Выявлена группировка данных показателей в кластеры и также установлено их количество.

. Проведен анализ показателей и выявлена степень прогнозирования результатов.

. Систематизация и обработка полученных результатов облегчает диагностирование болезни и выбор намеченного лечения.

. Экономия времени и анализа данных может спасти жизнь.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты дипломной работы состоят в следующем:

1 Произведена работа по математически-статистическому анализу динамики гематологических показателей больных сепсисом в виде корреляционного, факторного, кластерного и ROC анализа.

Корреляционный анализ выявил высокие степени корреляции между такими показателями, как sO2 и FO2Hb (0,999), зависимость между ними практически линейная, и низкие степени корреляции, например, между показателями pH и FCOHb (-0,02), зависимость между ними отсутствует.

Факторный анализ выявил наличие трех наиболее значимых факторов, влияющих на содержание О2, на рН и содержание гемоглобина в крови.

Кластерный анализ выявил наличие от двух до трех кластеров в одной системе двух показателей, причем для FO2Hb и pO2, основная масса, составляющая наибольший кластер лежит в области, находящейся в пределах значений 70-80 и 40-55 соответственно, а для переменных pCO2 и cNa+, основная масса кластера принадлежит области в пределах значений 40-50 и 140-145 соответственно.

ROC анализ выявил высокую степень прогнозирования тестов данных крови на наличие заболевания и отклонения от нормальных значений. Для показателя рО2 площадь перекрытия равна 0.918 и для показателя рСО2 равна 0.960, откуда понятно, что параметры крови пациента имеют явное отклонение от нормальных величин показателей здоровых людей.

Сравнительному анализу были подвергнуты гемодинамические показатели пациента с диагнозом сепсис. По результатам исследований нетрудно заметить, что систематизирование и обработка данных помогает проводить оперативный мониторинг движения зависимостей показателей, что может сыграть ключевую роль в установке правильного диагноза и своевременного реагирования. Интерактивный доступ к информации обеспечивает максимально оперативно находить данные, сравнивать, получать новые сведения о течении болезни пациента. Проделанная работа имеет возможность быть использованной в качестве дополнительного материала к уже известным исследованиям о сепсисе. Полученные данные дают основание считать перспективным исследование по теме работы с целью разработки новых систем и решений, имеющих как диагностическое, так и прогностическое значение при сепсисе, а также улучшить качество мониторинга состояния пациента и анализировать динамику показателей крови, выбирая адекватное соответствующее лечение, что зачастую является решающим фактором выздоровления.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.      Биохимия крови. Плазма крови. Метаболизм эритроцитов / Дендрит. - (Рус.) - URL: <http://dendrit.ru/page/show/mnemonick/biohimiya-krovi-plazma-krovi-metabolizm/>

.        Почтарь М.Е. Гематологический атлас / Луговская С.А., - М.: Триада, 2004. - 227 с.

.        Биохимия: Учебник для вузов / Под ред. Е.С. Северина - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2003. - 779 с.

.        Сепсис. Этиология, иммунопатогенез, концепция современной иммунотерапии / Козлов В.К. - Санкт-Петербург: - М.: Диалект, 2007. - 296 с.

.        Сепсис. Классификация, клинико-диагностическая концепция и лечение /В. С. Савельев, Б. Р. Гельфанд - М.: Медицинское информационное агентство, 2010. - 123 с.

6.      Streptococcal toxic-shock syndrome: spectrum of disease, pathogenesis, and new concepts in treatment / Stevens DL. // Emerg Infect Dis. - 1995. - P. 69-78.

.        High-dose antithrombin III in severe sepsis. A randomized controlled trial / BL. Warren, A. Eid, P. Singer // JAMA - 2001. : (1869-1878) - P. 286.

.        Diagnostic and prognostic biomarkers of sepsis in critical care / S. Kibe, K. Adams, G. Barlow // J Antimicrob Chemother. - 2011. - Vol. 66. - Suppl 2. - P. 33-40.

.        Surviving the first hours in sepsis: getting the basics right (an intensivist's perspective) / R. Daniels // J Antimicrob. Chemotherapy.- 2011. - Vol.66. -Suppl. 2. - P.11 - 23.

11.    Расшифровка клинических лабораторных анализов / К. Хиггинсж пер. с англ.; под ред. проф. В. Л. Эмануэля. - 3-е изд. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - 376 с.

.        Айан A.M. Анализ газов артериальной крови понятным языком / Хеннеси, Алан Дж. Джапп. - М.: Практическая медицина. - 2009. - 74 с.

.        Клиническая лабораторная диагностика: методы исследования / Зупанц И.А. - М.: Золотые страницы, 2005. - 200 с

.        Анализ крови - Газы крови / Лаборатории. - (Рус.) - URL: <http://laboratories.com.ua/gazy-krovi.html>

.        Лабораторные и инструментальные исследования в диагностике: Справочник / Пер. с англ. В.Ю. Халатова; Под ред. В.Н. Титова. - М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. - 960 с.

16.    Medical books. Гемограмма (гематологические показатели крови). - (Рус.) - URL: http://gn24.net/publ/laboratory-tests/gemogramma-gematologicheskie-pokaza.html

.        Коэффициент корреляции, коэффициент Пирсона / Экономиревью. - (Рус.) - URL: <http://economyreview.ru/analiz-informacii/koefficient-korrelyacii-koefficient-pirsona>

.        А.О. Александрова, С. А. Онищук. Исследование газов крови при сепсисе / А.О. Александрова, С. А. Онищук. // Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах. Труды ХI Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов. - М.: Краснодар, 2014 . - С.10- 12.

.        Крыштановский, А. О. Анализ социологических данных с помощью пакета SPSS: учеб. пособие для вузов / А. О. Крыштановский; Гос. ун-т - Высшая школа экономики. - М. : Изд. дом ГУ ВШЭ, 2006. - 281с.