Система поддержки научных исследований медицинской диагностики

Сидоров, Владислав Викторович Отделение информационных технологий (ОИТ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объект исследования – модель классификации условных типов бронхиальной астмы, разработанная учеными СибГМУ. Целью исследования – создание системы поддержки научных исследований медицинской диагностики, изучение и применение методов анализа данных для подтверждения или опровержения возможности применения новой классификации, предложенной учеными СибГМУ. В данной работе был проведен анализ предметной области. Произведен обзор методов сокращения размерности, кластеризации, построения деревьев решений. Также произведен выбор инструментария для выполнения поставленной цели. Была выполнена программная реализация проекта.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 15
Обзор литературы…………………………………………………………………………………….. 17
Глава 1 Анализ предметной области …………………………………………………………. 21
1.1 Объект и цели исследования…………………………………………………………….. 21
1.2 Исходные данные и классификации бронхиальной астмы ………………… 21
1.3 Формальная постановка задачи ………………………………………………………… 24
Глава 2 Методы и инструменты для решения поставленной задачи…………… 26
2.1 Выбор методов решения…………………………………………………………………… 26
2.1.1 Методы заполнения пропущенных значений ………………………………. 26
2.1.2 Методы сокращения размерности ………………………………………………. 34
2.1.3 Кластеризация, анализ качества кластеризации …………………………… 36
2.1.4 Дерево решений …………………………………………………………………………. 37
2.2 Выбор инструментов ……………………………………………………………………….. 41
2.2.1 Скриптовый язык R …………………………………………………………………… 45
2.2.2 Типы данных языка R …………………………………………………………………. 46
2.2.3 Импортирование данных в R ………………………………………………………. 47
Глава 3 Реализация проекта ……………………………………………………………………… 48
3.1 Последовательность действий выполнения поставленной задачи ……… 48
3.2 Первичная обработка данных …………………………………………………………… 49
3.2.1 Анализ выбросов ………………………………………………………………………… 49
3.2.2 Восстановление пропущенных значений …………………………………….. 50
3.3 Сокращение размерности …………………………………………………………………. 52
3.4 Выявление однородных групп пациентов …………………………………………. 54
3.5 Построение СППР в виде дерева решений ……………………………………….. 57
3.6 Анализ полученных результатов ………………………………………………………. 59
Глава 4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение…………………………………………………………………………………… 60
Введение……………………………………………………………………………………………….. 60
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения ……………………………………………………………………………….. 61
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………… 61
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………. 62
4.1.3 Технология QuaD ……………………………………………………………………….. 63
4.1.4 SWOT-анализ …………………………………………………………………………….. 65
4.2 Планирование научно-исследовательских работ ………………………………. 66
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………. 66
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………. 67
4.2.3 Разработка графика проведения научного исследования ……………… 69
4.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ………………………….. 72
4.3.1 Расчет материальных затрат НТИ ……………………………………………….. 72
4.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………….. 73
4.3.3 Дополнительная заработная плата ………………………………………………. 74
4.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)……. 75
4.3.5 Накладные расходы ……………………………………………………………………. 75
4.3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта
…………………………………………………………………………………………………………… 76
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования .. 76
Глава 5 Социальная ответственность ………………………………………………………… 80
Введение……………………………………………………………………………………………….. 80
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …… 80
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………………. 82
5.2.1 Анализ выявленных вредных факторов при разработке и
эксплуатации проектируемого решения ………………………………………………. 83
5.2.1.1 Отклонение показателей микроклимата……………………………………. 83
5.2.1.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны ……………………………… 84
5.2.1.3 Превышение уровня шума ……………………………………………………….. 87
5.2.1.4 Опасные и вредные производственные факторы, связанные с
электромагнитными полями ……………………………………………………………….. 88
5.2.1.5 Психофизиологические факторы ……………………………………………… 89
5.2.2 Анализ выявленных опасных факторов при разработке и
эксплуатации проектируемого решения ………………………………………………. 90
5.2.2.1 Повышенное значение напряжения в электрической цепи,
замыкание которой может произойти через тело человека ………………….. 90
5.3 Экологическая безопасность…………………………………………………………….. 92
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 92
5.5 Выводы по разделу ………………………………………………………………………….. 94
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 96
Список использованных источников ………………………………………………………… 97
Приложение А ……………………………………………………………………………………….. 106
Приложение Б ………………………………………………………………………………………… 128
Приложение В………………………………………………………………………………………… 137

Бронхиальная астма – это заболевание, в основе которого лежит
повышенная чувствительность бронхов к различным раздражителям (в
частности, аллергенам). В ответ на действие этих раздражителей развивается
сужение (обструкция) бронхов. Этот процесс обусловлен несколькими
причинами: повышением тонуса бронхов, избыточного отделяемого в
просвет бронхов и их воспаления. При астме приступы чаще всего возникают
эпизодически, например, после контакта с раздражителем. При тяжелой
астме обструкция бронхов часто сохраняется и между приступами. Данное
заболевание является хроническим, поэтому ему требуется постоянный
контроль. [26]
В настоящее время, по данным ВОЗ, с каждым годом увеличивается
количество человек с таким заболеванием как «Бронхиальная астма» (БА). За
последние двадцать лет количество больных людей с данным заболеванием
стало составлять около трехсот миллионов человек в мире. Данное
заболевание является одним из самых распространенных хронических
заболеваний в мире, которому подвержены и мужчины, и женщины вне
зависимости от возраста. При этом в большинстве случаев при появлении
данного заболевания в детстве оно сохраняется и во взрослой жизни. [43]
Благодаря работе ученых, которая заключалась в анализе 34
исследований заболеваемости бронхиальной астмой в Европе, мы узнали, что
в Австрии за 10 лет в период с 1992 по 2002 год заболеваемость детей
выросла в 4 раза. В Италии в период с 1974 по 1998 увеличение составило 6%
с 7% до 13%. Во многих странах Европы заболеваемость росла до середины
90-х годов ХХ века, но на текущий момент есть незначительное снижение
[27].
Хоть в настоящее время идет эффективная терапия данного
заболевания, но распространение астмы и увеличение количества больных
ею, привело к тому, что исследователей вновь заинтересовал вопрос
типирования этого заболевания. При этом методы типирования различались.
Одни исследовали клинические показатели больных, на основе которых
принимали решение. Другие же рассматривали психологическое
направление, при этом больные расценивались как однородная популяция
людей в плане соматического статуса, но с разными психоэмоциональными
состояниями. Но многообразие психологических и соматических состояний
необходимо изучать комплексно.
В связи с этим актуальность работы не вызывает сомнений.
В основе исследования лежит предложенная томскими медиками
(Языков К.Г., Немеров Е.В.) психосинергетическая модель психогенной
бронхиальной астмы. В соответствии с данной моделью выделены
эмпирические группы условно названные: БАПИ – бронхиальная астма
психогенно – индуцированная; БАСП – бронхиальная астма
соматопсихогенная (предварительный термин); БАНП – бронхиальная
астма непсихогенная; ПО – психогенная одышка. [42]
Классификация является одним из самых важных и фундаментальных
процессов в научных исследованиях и дальнейших применениях на практике.
Внедрение же данной классификации бронхиальной астмы может привести к
более конкретным методам лечения больных с различным типом данного
заболевания.

В результате выполнения магистерской диссертации, была получена
система поддержки научных исследований медицинской диагностики в виде
дерева решений, на основе полученных клинико-лабораторных показателей.
В процессе разработки, были рассмотрены объекты и цели
исследования, были описаны исходные данные. Был выбран метод для
заполнения пропущенных значений, метод для сокращения размерности,
описаны виды кластеризации и метод построения дерева решений, а также
были выбраны и описаны инструменты для реализации поставленной задачи.
Был разработан алгоритм выполнения поставленной задачи. Была полностью
реализована поставленная задача, в соответствии с шагами, описанными в
алгоритме.

1. Макарова Л.С., Берестнева О.Г., Семерякова Е.Г. Математические
методы в задачах медицинской диагностики [Электронный ресурс]. – URL:
https://science-education.ru/pdf/2012/6/180.pdf (дата обращения: 06.02.2019).
2. Орлов А.И. Математические методы теории классификации
[Электронный ресурс]. – URL: https://cyberleninka.ru/article/v/matematicheskiemetody-teorii-klassifikatsii (дата обращения: 06.02.2019).
3. Н. Бейли. Математика в биологии и медицине [Электронный ресурс].
– URL: http://stu.sernam.ru/book_m_bio.php?id=71 (дата обращения:
06.02.2019).
4. Новосельцев В.Н. Математические методы в медицине
[Электронный ресурс]. – URL:
http://бмэ.орг/index.php/МАТЕМАТИЧЕСКИЕ_МЕТОДЫ (дата обращения:
06.02.2019).
5. Черкашина Ю.А. Применение математических методов в задаче
диагностики состояния здоровья детей первого года жизни [Электронный
ресурс]. – URL: https://applied-research.ru/pdf/2015/5-1/6752.pdf (дата
обращения: 06.02.2019).
6. М.Л.Жмудяк, А.Н. Повалихин, А.В. Стребуков, А.В.Гайнер,
А.Л.Жмудяк, Г.Г.Устинов. Диагностика заболеваний методами теорий
вероятностей [Электронный ресурс]. – URL:
http://medbooks.org/index.files/book/Matematika/012708/Diagnostika_zabolevanij
_metodami_teorii_verojatnostej.pdf (дата обращения: 06.02.2019).
7. М.Д. Степанова, С.А. Самодумкин, Т.Л. Лемешева. Математические
методы диагностики в медицинских интелектуальных системах
[Электронный ресурс]. – URL: http://900501.ucoz.ru/_ld/0/31_–____.pdf (дата
обращения: 06.02.2019).
8. В.А. Биллиг, О.В. Иванова, Н.А. Царегородцев. Построение
ассоциативных правил в задаче медицинской диагностики [Электронный ресурс]. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/postroenie-assotsiativnyh-pravilv-zadache-meditsinskoy-diagnostiki (дата обращения: 06.02.2019).
9. Компанченко А.С. Сравнение эффективности ансамблей
интеллектуальных технологий в задачах медицинской диагностики
[Электронный ресурс]. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnenieeffektivnosti-ansambley-intellektualnyh-tehnologiy-v-zadachah-meditsinskoydiagnostiki (дата обращения: 06.02.2019).
10. Локтионова Н.Н. Фильчакова К.А. Применение математических
методов исследования в медицине [Электронный ресурс]. – URL:
https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-matematicheskih-metodovissledovaniya-v-meditsine (дата обращения: 07.02.2019).
11. Горбунова Т.И. Интеллектуальная система поддержки принятия
решений в медицинской диагностике [Электронный ресурс]. – URL:
https://cyberleninka.ru/article/n/intellektualnaya-sistema-podderzhki-prinyatiyaresheniy-v-meditsinskoy-diagnostike (дата обращения: 07.02.2019).
12. Черкашина Ю.А., Вадутова Ф.А. Оценка состояния здоровья
детей с экстремально низкой массой тела на основе технологии
искусственных нейронных сетей [Электронный ресурс]. – URL:
https://elibrary.ru/item.asp?id=29810157& (дата обращения: 07.02.2019).
13. Черкашина Ю.А. Статистический анализ медико-биологических
показателей у детей, больных ожирением [Электронный ресурс]. – URL:
https://elibrary.ru/item.asp?id=23172055& (дата обращения: 07.02.2019).
14. Заброда Н.Н., Артеменко М.В. Математические методы анализа
заболеваемости населения региона Курской магнитной аномалии
[Электронный ресурс]. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/matematicheskiemetody-analiza-zabolevaemosti-naseleniya-regiona-kurskoy-magnitnoy-anomalii
(дата обращения: 07.02.2019).

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Проектирование информационной системы для логистического центра
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка автономной системы навигации для безэкипажного катера
    📅 2019 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)