Шевченко Я. О. Технологічні аспекти динамічної ідентифікації станів людини в задачах мобільної медицини

У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення та вирішення актуального науково-практичного завдання – створення концептуальної основи динамічної ідентифікації станів організму людини для підвищення ефективності мобільної медицини. Розроблено комплекс нових методів і підходів для визначення станів організму людини (як біологічного об’єкта), а також за допомогою цифровізації процесів, що відбуваються в організмі людини, представлено формалізацію відображення їх динаміки, що в сукупності з технічними засобами дозволяють реалізувати можливості мобільної медицини. Даний підхід надав інструментарій для створення людиноцентрованого підходу до оцінювання станів, обґрунтування технологічних рішень при динамічній ідентифікації станів організму людини в завданнях мобільної медицини. Дослідження представлено п’ятьма послідовними розділами, кожен із яких не лише вирішував певне завдання, але й був основою для наступних етапів дослідження та узагальнення отриманих результатів. Визначення стану здорової людини чи пацієнта зазвичай здійснюється за допомогою певних показників, що входять до групи критеріїв функціонування органів і систем організму. Хоча ці системи оцінювання можуть надавати лише стохастичні характеристики прогнозу, вони добре працюють при визначенні можливого результату на груповому рівні, але недостатньо добре – при прогнозуванні стану організму окремої людини. Із загальнотеоретичних підходів одним із центральних елементів системної біомедицини є взаємодія між математичним моделюванням і реальними значеннями вимірюваних величин. Зазвичай біологічні та медичні явища представляються як динамічні системи. Проте всі параметри системи на практиці неможливо знайти шляхом оптимізації. Відповідно слід продовжувати пошуки ефективної системи визначення стану та кількісної системи прийняття рішень, особливо для персоналізованої стратегії. Визначено, що серед трьох основних складових поняття технології мобільної медицини (методи, підходи/прийоми, технічні засоби їх реалізації) краще вивчені питання використання та впровадження в практику охорони здоров’я різноманітних технічних засобів. Тому в теперішній час найважливішим і найскладнішим у завданнях мобільної медицини виявляється формалізація методів і прийомів ідентифікації станів організму людини та їх цифровізація. Основною частиною роботи стали дослідження інформаційних і технологічних підходів до визначення можливостей мобільної медицини, зокрема динамічного контролю за станом організму людини, своєчасного виявлення сталих станів відмінних від норми та можливих траєкторій переходу між ними, забезпечення моніторингу показників функціонального стану організму людини. З’ясовано, що, попри великі обсяги досліджень, єдине розуміння про стандарти передавання інформації у мобільній медицині відсутнє. В свою чергу використання бездротових мереж породжує значну кількість проблемних питань, пов’язаних із необхідністю енергоспоживання, імплантації датчиків, підтримання безпеки та конфіденційності, з’єднання через різнорідні мережі в режимі реального часу тощо. Запропоновано методики: 1) оцінювання сталості функціональних станів організму людини на основі сучасних технологій доказової медицини та математичних методів; 2) визначення інформативності ознак організму людини під час дистанційного моніторингу її стану. Підкреслено, що ознака може бути корисною для діагностики одних станів і неважливою для інших. Для з’ясовування ролі ознаки в класі явищ запропоновано використовувати її діагностичну цінність. Рекомендовано використовувати оцінки інформативності, що не залежать від апріорного розподілу, та показники ризику прогнозованих станів як універсальний метод для визначення інформативності ознак при мобільному спостереженні за станом організму людини. Для оцінювання інформативності ознак при переході між двома станами організму людини запропоновано використовувати формули Кульбака та Шеннона. Проведені теоретичні та практичні дослідження стосовно динамічної взаємодії різних фізіологічних систем у людському організмі дозволили сформулювати методологічний підхід до ідентифікації станів організму людини та кількісного оцінювання фізіологічних взаємодій показників на основі безперервних багатоканальних фізіологічних записів. Впровадження стратегії постійного моніторингу факторів ризику та конфаундерів, урахування динаміки інформативності ознак знизило кількість діагностичних помилок щонайменше на (11,3±1,6) %. При ідентифікації результатів спостереження в процесах прийняття рішень специфічність сягала значень (96±3) %, а кількість хибнопозитивних і хибнонегативних результатів не перевищувала (3,7±0,9) %. Відповідно вплив помилково класифікованих випадків у діагностиці станів організму людини не мав суттєвого значення при оцінюванні результатів дослідження.