Modeling of systems and processes

Моделирование систем и процессов

2219-0767

89166

10.12737/2219-0767-2024-5-13

Технические науки

Automated mobile acceptance system solutions for use in special medicine

Автоматизированная мобильная система принятия решений для использования в специальной медицине

Арапов

Денис Владимирович

Arapov

Denis Vladimirovich

https://orcid.org/0000-0002-7535-2516

Курицын

Владимир Алексеевич

Kuritsyn

Vladimir A.

Скоробогатов

Станислав Александрович

Skorobogatov

Stanislav Alexandrovich

ЗАО «Инженерные системы автоматизации» Воронеж Россия CJSC Engineering systems of automation Voronezh Russian Federation

23 10 2024

17 3 7 16 01 10 2024 30 09 2024

https://zh-szf.ru/en/nauka/article/89166/view

В работе представлено решение проблемы разработки в помощь практикующему хирургу автоматизированной мобильной системы принятия решений по выбору типа хирургической пластики и математического прогноза показателей больных с послеоперационными разноразмерными срединными грыжами передней брюшины. Выполнен литературный обзор по методам и способам хирургического лечения грыж передней стенки брюшины, по математическому моделированию послеоперационного состояния пациентов, по использованию искусственных нейронных сетей в медицинской практике. На основе сатурации крови кислородом реализовали оценку внутрибрюшного давления. Адекватность и значимость параметров моделей определяли, ввиду нелинейности последних, по величине относительной ошибки. Для грыж средних размеров выполнили сравнительное нейросетевое моделирование показателей состояния пациентов, которое не выявило преимущества использования многослойных персептронов. Программный модуль для нейросетевого моделирования реализован на языке Python версии 3.11.7 в среде программирования Spyder. Реализовали ранжирование видов грыж, которое может быть выполнено по их средним размерам, а ранжирование операционных методов выполни-ли по степени их сложности от 1 до 6. Таким образом, в среде Xcode 12.5.1 на языке Objective-C разработана и реализована автоматизированная мобильная система принятия решений для смартфона iPhone фирмы Apple

The paper presents a solution to the problem of developing an automated mobile decision-making system to assist the practicing surgeon in choosing the type of surgical repair and mathematical prediction of the performance of patients with postoperative multi-sized median hernias of the anteri-or peritoneum. A literature review was carried out on the methods and techniques of surgical treatment of hernias of the anterior peritoneal wall, on mathematical modeling of the postoperative condition of patients, on the use of artifi-cial neural networks in medical practice. Based on blood oxygen saturation, intra-abdominal pressure was assessed. The adequacy and significance of the model parameters were determined, due to the nonlinearity of the latter, by the magnitude of the relative error. For medium-sized hernias, a comparative neural network modeling of patient indicators was performed, which did not reveal the advantage of using multilayer perceptrons. The software module for neural network modeling is implemented in Python version 3.11.7 in the Spyder programming environment. We implemented a ranking of types of hernias, which can be done according to their average sizes, and the ranking of surgical methods was carried out according to their degree of complexity from 1 to 6. Thus, in the Xcode 12.5.1 environment in the Objec-tive-C language, an automated mobile system for accepting re solutions for the Apple iPhone smartphone

Грыжи живота выбор типа пластики математическая модель персептрон прогнозирующая программа

Abdominal hernias choice of type of plastic surgery mathematical model perceptron predictive program

Клюшкин, И. В. Послеоперационные вентральные грыжи: частота, причины, хирургическая помощь / И.В. Клюшкин, Р.И. Фатыхов, Р. Р. Шавалеев // Вестник современной клинической медицины. – 2020. – Т.13, № 5. – С. 26-30.

Klyushkin, I. V. Posleoperacionnye ventral'nye gryzhi: chastota, prichiny, hirurgicheskaya pomosch' / I.V. Klyushkin, R.I. Fatyhov, R. R. Shavaleev // Vestnik sovremennoy klinicheskoy mediciny. – 2020. – T.13, № 5. – S. 26-30.

Brandl A., Laimer E., Perathoner A., Zitt M., Pratschke J., Kafka-Ritsch R. Incisional hernia rate after open abdomen treatment with negative pressure and delayed primary fascia closure. Hernia 2014;18(1):105-111, https://doi.org/10.1007/s10029-013-1064-0

Hanna E.M., Byrd J.F., Moskowitz M., Mann J.W., Stockamp K.T., Patel G.N. Outcomes of a prospective multi-center trial of a second-generation composite mesh for open ventral hernia repair. Hernia 2014;18(1):81-90, https://doi.org/10.1007/s10029-013-1078-7

Черных, А. В. Экспериментально-клиническое изучение нового способа уменьшения внутрибрюшного давления при протезирующей герниопластике Sublay по поводу срединных послеоперационных грыж / А. В. Черных, Е. И. Закурдаев, Н. В. Якушева, М. П. Закурдаева // Оперативная хирургия и клиническая анатомия. – 2017. – №1 (1). – С.37-43. (in Russ.) DOI: 10.17116/operhirurg20171137-43

Chernyh, A. V. Eksperimental'no-klinicheskoe izuchenie novogo sposoba umen'sheniya vnutribryushnogo davleniya pri proteziruyuschey gernioplastike Sublay po povodu sredinnyh posleoperacionnyh gryzh / A. V. Chernyh, E. I. Zakurdaev, N. V. Yakusheva, M. P. Zakurdaeva // Operativnaya hirurgiya i klinicheskaya anatomiya. – 2017. – №1 (1). – S.37-43. (in Russ.) DOI: 10.17116/operhirurg20171137-43

Verhelst J., Timmermans L., van de Velde M., Jairam An., Vakalopoulos K.A., Jeekel J., Lange J.F. Watchful waiting in incisional hernia: Is it safe? Surgery 2015;(157):297-303, https://doi.org/10.1016/j.surg.2014.09.017

Белоконев, В. И. Передняя протезирующая герниопластика комбинированным способом при больших и гигантских вентральных грыжах / В.И. Белоконев, Ю. В. Пономарева, С. Ю. Пушкин и [др.] // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. – 2018. – №5. – С.45-50. (inRuss.) DOI: 10.17116/hirurgia2018545-50

Belokonev, V. I. Perednyaya proteziruyuschaya gernioplastika kombinirovannym sposobom pri bol'shih i gigantskih ventral'nyh gryzhah / V.I. Belokonev, Yu. V. Ponomareva, S. Yu. Pushkin i [dr.] // Hirurgiya. Zhurnal im. N.I. Pirogova. – 2018. – №5. – S.45-50. (inRuss.) DOI: 10.17116/hirurgia2018545-50

Ермолов, А. С. Послеоперационные вентральные грыжи - нерешенные вопросы хирургической тактики / А. С. Ермолов, В. Т. Корошвили, Д. А. Благовестнов // Хирургия. Журналим. Н. И. Пирогова. – 2018. № 10. – С. 81-86.

Ermolov, A. S. Posleoperacionnye ventral'nye gryzhi - nereshennye voprosy hirurgicheskoy taktiki / A. S. Ermolov, V. T. Koroshvili, D. A. Blagovestnov // Hirurgiya. Zhurnalim. N. I. Pirogova. – 2018. № 10. – S. 81-86.

Pham T.D., Le D.T.P., Xu J., Nguyen D.T., Martindale R.G., Deveney C.W. Personalized identification of abdominal wall hernia meshes on computed tomography. Computer methods and programs in biomedicine 2014;(113):153-161, https://doi.org/10.1016 /j.cmpb.2013.09.019

Чередников, Е. Ф. Выбор способа хирургического лечения пациентов с послеоперационными срединными вправимыми грыжами на основе не инвазивной оценки внутрибрюшного давления / Е. Ф. Чередников, Г. В. Полубкова, А. А. Глухов, С. А. Скоробогатов // Вестник экспериментальной и клинической хирургии. – 2017. – №10 (2). – С.103-110. (inRuss.) DOI: 10.18499/2070-478X-2017-10-2-103-110

Cherednikov, E. F. Vybor sposoba hirurgicheskogo lecheniya pacientov s posleoperacionnymi sredinnymi vpravimymi gryzhami na osnove ne invazivnoy ocenki vnutribryushnogo davleniya / E. F. Cherednikov, G. V. Polubkova, A. A. Gluhov, S. A. Skorobogatov // Vestnik eksperimental'noy i klinicheskoy hirurgii. – 2017. – №10 (2). – S.103-110. (inRuss.) DOI: 10.18499/2070-478X-2017-10-2-103-110

10.

Заворотний, О. О. Возможности прогнозирования летального исхода тяжело обожженных на основе методов регрессионного анализа / О. О. Заворотний, Е.В. Зиновьев, Д.В. Костяков // Вестник хирургии им. И.И. Грекова. – 2020. – Т. 179, №5. – С. 21-29. https://doi.org/10.24884/0042-4625-2020-179-5-21-29

Zavorotniy, O. O. Vozmozhnosti prognozirovaniya letal'nogo ishoda tyazhelo obozhzhennyh na osnove metodov regressionnogo analiza / O. O. Zavorotniy, E.V. Zinov'ev, D.V. Kostyakov // Vestnik hirurgii im. I.I. Grekova. – 2020. – T. 179, №5. – S. 21-29. https://doi.org/10.24884/0042-4625-2020-179-5-21-29

11.

Лебедев, Н. В. Сравнительная оценка систем прогноза вторичного перитонита / Н. В. Лебедев, В. С. Попов, А. Е. Климов, Г. Т. Сванидзе //Хирургия. Журнал им. Н. И. Пирогова. – 2021. – № 2 – С. 27-31. https://doi.org/10.17116/hirurgia202102127

Lebedev, N. V. Sravnitel'naya ocenka sistem prognoza vtorichnogo peritonita / N. V. Lebedev, V. S. Popov, A. E. Klimov, G. T. Svanidze //Hirurgiya. Zhurnal im. N. I. Pirogova. – 2021. – № 2 – S. 27-31. https://doi.org/10.17116/hirurgia202102127

12.

Киреева, К. А. Разработка искусственной нейронной сети для классификации ЭКГ / К. А. Киреева, Л. А. Коробова, Д. В. Арапов // Моделирование систем и процессов. – 2023. – Т. 16, № 3. – С. 42 – 54.

Kireeva, K. A. Razrabotka iskusstvennoy neyronnoy seti dlya klassifikacii EKG / K. A. Kireeva, L. A. Korobova, D. V. Arapov // Modelirovanie sistem i processov. – 2023. – T. 16, № 3. – S. 42 – 54.

13.

Arapov D. V., Tikhomirov S. G., Chertov E. D., Khaustov I.A., Kudryashov V. S., Saiko D. S. Determination of Parameters Assigned to an Anti-Surge Controller in a Turbocompressor Automation Systems. Chemical and Petroleum Engineering 2018;53(9-10):653-657, https://doi.org/10.1007/s10556-018-0397-z

14.

Arapov D. V., Karmanova O. V., Tikhomirov S. G., Denisenko V. V. Software-algorithmic complex for the synthesis of catalyst of ethylene acetoxylation process. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management. SGEM. 2017; 17(21): 587-594. DOI: 10.5593/sgem2017/21/S07.075.

15.

Арапов, Д. В. Прогнозирование состояния пациентов с вправимыми срединными грыжами живота с использованием математических моделей/ Д. В. Арапов, В. А. Курицын, С. А. Скоробогатов, Е. Ф. Чередников, Г. В. Полубкова // Вестник новых медицинских технологий. Электронноеиздание. – 2021. - № 4. С. 7 – 13. DOI: 10.24412/2075-4094-2021-4-1-1

Arapov, D. V. Prognozirovanie sostoyaniya pacientov s vpravimymi sredinnymi gryzhami zhivota s ispol'zovaniem matematicheskih modeley/ D. V. Arapov, V. A. Kuricyn, S. A. Skorobogatov, E. F. Cherednikov, G. V. Polubkova // Vestnik novyh medicinskih tehnologiy. Elektronnoeizdanie. – 2021. - № 4. S. 7 – 13. DOI: 10.24412/2075-4094-2021-4-1-1

16.

Jensen K. K., Henriksen N.A., Harling H. Standardized measurement of quality of life after incisional hernia repair: a systematic review. Am. J. Surg. 2014;208(3):485-493.

17.

Ивашкин, Ю. А. Агентные и нейросетевые технологии в ситуационном моделировании технологических систем / М.А. Никитина // Математические методы в технике и технологиях–ММТТ. –2021. – Т. 1. – С. 123-128.

Ivashkin, Yu. A. Agentnye i neyrosetevye tehnologii v situacionnom modelirovanii tehnologicheskih sistem / M.A. Nikitina // Matematicheskie metody v tehnike i tehnologiyah–MMTT. –2021. – T. 1. – S. 123-128.

18.

Грачев, А. В. Применение нейросетевый технологий для прогнозирования состояния работы объектов предприятий АПК // Техника и технология пищевых производств. – 2023. – Т. 53, №4. – С. 816-823.

Grachev, A. V. Primenenie neyrosetevyy tehnologiy dlya prognozirovaniya sostoyaniya raboty ob'ektov predpriyatiy APK // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. – 2023. – T. 53, №4. – S. 816-823.

19.

Arapov D.V, Kuritsyn V.A., Petrov S.M., Podgornova N.M. Simulation of the rate of dissolution of sucrose crystals. Journal of Food Engineering. 2021; 110887, https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110887

20.

Hinton, G.E. Improving neural networks by preventing co-adaptation of feature detectors/ G.E. Hinton, N. Srivastava, A. Krizhevsky, I. Sutskever, R.R. Salakhutdinov// arXiv:1207.0580v1[cs.NE] 3 Jul 2012 https://doi.org/10.48550/arXiv.1207.0580