Счёт жизни. В Перми создали программу для лечения недоношенных младенцев

Могут ли цифры спасти жизнь? Сами по себе, конечно, нет. Но благодаря им можно буквально творить чудеса.

«Математика может очень много – не зря её называют царицей наук», –  говорит доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ, к. ф-м. н. Алексей Кучумов.

Учёный и его коллеги из политеха, ПГМУ им. академика Е. А. Вагнера в сотрудничестве с детскими кардиологами и хирургами Федерального центра сердечно-сосудистой хирургии им. С. Г. Суханова разработали диагностический алгоритм на основе методов вычислительной математики, который помогает врачам выявить патологию сердечно-сосудистой системы у глубоко недоношенных детей.

Закрыть проток

Некоторые малыши очень нетерпеливы – по самым разным причинам они покидают утробу матери раньше срока. А это ставит под угрозу жизнь детей. Каждый год в мире преждевременно рождаются около 13 млн младенцев. Около миллиона из них умирают из-за осложнений в течение месяца после рождения. Чтобы спасти как можно больше детей, важно оперативно диагностировать заболевания, которые у них возникают. Вместе с медиками учёные выявили одну из самых грозных проблем – гемодинамическую значимость функционирующего артериального протока. И написали программный код, позволяющий врачам оценить его вероятность и значимость.

«Преждевременные роды — причина почти половины всех случаев гибели новорождённых в мире, и вторая по значимости причина смерти детей до пяти лет, – рассказал Алексей Кучумов. – Особенность состояния здоровья недоношенных состоит в том, что их органы и системы не подготовлены к внеутробным условиям жизни. Известно, что у таких детей есть некоторый комплекс патологий, ведь они не просто так рождаются раньше срока. Важной проблемой является функционирующий артериальный проток, который свидетельствует о незрелости сердечно-сосудистой системы. В этом случае происходит сброс большого объёма крови через сосуд, и это влияет на здоровье новорождённого. Когда ребёнок находится в утробе матери, проток важен для жизни малыша. А вот когда он рождается и может дышать сам, это связующее звено уже не нужно. И проток закрывается. У недоношенных детей могут возникать проблемы».

На четвёртые сутки жизни у новорождённых с массой тела 1,5-2 кг проток закрывается в 93 % случаев. У недоношенных, которые весят менее 1,2 кг, заболевание встречается в 85 % случаев. Последствия серьёзные – это может привести к поражению сердца, лёгких, головного мозга, глаз, кишечника и почек. Незакрытый артериальный проток увеличивает случаи тяжёлой заболеваемости и смертности в три раза. Чем старше ребёнок, тем менее эффективным становится медикаментозное лечение. Бывает, что приходится оперировать. Именно поэтому очень важно как можно быстрее диагностировать  заболевание. Если начать лечение в первые сутки после рождения, то можно добиться закрытия протока у 85 % малышей.

Незакрытый артериальный проток увеличивает случаи тяжёлой заболеваемости и смертности в три раза. Чем старше ребёнок, тем менее эффективным становится медикаментозное лечение.

Спасительный алгоритм

Как эту патологию выявляют сейчас? С помощью эхокардиографии с цветной допплерографией, но диагностику не всегда удаётся провести своевременно.

«По нашему мнению, важно определить дополнительные сигналы болезни. К ним относится уровень натрийуретического пептида - индикатор сердечной недостаточности. Проведение этого теста в десять раз дешевле эхокардиографии и происходит быстрее», — поясняет врач-хирург Федерального центра сердечно-сосудистой хирургии им. С.Г. Суханова, к. м. н. Артём Породиков.

Чтобы помочь врачам как можно быстрее начать лечение, учёные решили создать специальный алгоритм. Они задались вопросом: можно ли, используя данные маленького пациента, предугадать, в каких случаях проток закроется, а в каких останется открытым? Оказалось, что да, можно. Они проанализировали набор из сорока факторов, которые характеризуют состояние ребёнка с врождённым пороком сердца.

«Мы выявили три основных фактора, которые влияют на развитие патологии сердечно-сосудистой системы: уровень натрийуретического пептида, показатель оценки состояния здоровья новорождённого на пятой минуте жизни (шкала АПГАР) и показатель шкалы оценки тяжести его дыхательных расстройств (шкала Сильвермана-Андерсена). Наша программа позволит оперативно и с высокой точностью спрогнозировать, как будет развиваться заболевание. Это поможет практикующим врачам вовремя предпринять необходимые меры», — поясняет доцент кафедры детских инфекционных болезней ПГМУ им. Е. А. Вагнера, к. м. н. Анна Пермякова.

Нажмите кнопку - получите результат

На основе сложного анализа множества данных учёные создали простую в использовании программу. Врач вводит данные, нажимает кнопку и получает ответ. Программа уже готова, разработчики скоро получат свидетельство о государственной регистрации.

«Что самое сложное в создании такой программы? Во-первых, есть много математических методов. И необходимо выбрать самый лучший для разработки именно такого продукта. Во-вторых, метод нужно освоить, корректно ввести данные. А их надо собрать, что тоже не так просто, поскольку необходимо анализировать состояние детей на протяжении нескольких лет. Состояние всех малышей важно исследовать однообразно, чтобы данные были согласованы друг с другом. Видите, как много сложностей,  – говорит Алексей Кучумов. – От создания до использования программы проходит много времени, так как внедрение всего нового в медицине - всегда процесс не очень быстрый. Надеемся, что после тестирования программы медиками федерального центра, её получится тиражировать на другие клиники. И тогда программу начнут использовать в других медицинских центрах».

На основе сложного анализа множества данных учёные создали простую в использовании программу. Врач вводит данные, нажимает кнопку и получает ответ.

Этот важный и сложный проект – не единственный в активе учёных. Научная группа под руководством Кучумова занимается исследованием и моделированием течения биожидкостей в организме человека. Данная работа – часть большого проекта по созданию интеллектуальной системы по поддержке принятия решений в детской сосудистой хирургии. Есть ещё много операций, ход и последствия которых врачам тоже хочется рассчитать.

«Наша работа – это небольшой пазл, который войдёт в большой программный продукт», – пояснил Алексей Кучумов.

Кстати

Разработка создана в рамках консорциума Центра академического лидерства Пермского политеха «Технологии для медицины и наук о жизни» с ПГМУ им. академика Е. А. Вагнера и ФЦССХ им. С. Г. Суханова при поддержке РФФИ совместно с Пермским НОЦ мирового уровня «Рациональное недропользование». Результаты исследования учёные опубликовали в международном медицинском издании Journal of Clinical Medicine.