Розробка підходу до математичного опису порушень баланса обмінних процесів для використання в інформаційній медичної діагностичний системі

Автор(и)

  • Hanna Dobrorodnia Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166, Україна https://orcid.org/0000-0002-3651-1000
  • Olena Vуsotska Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166, Україна https://orcid.org/0000-0003-3723-9771
  • Marine Georgiyants Харківська медична академія післядипломної освіти вул. Амосова, 58, м. Харків, Україна, 61176, Україна https://orcid.org/0000-0002-1373-7840
  • Yurii Balym Харківська державна зооветеринарна академія вул. Академічна, 1, смт. Мала Данилівка, Дергачівський р-н, Харківська обл., Україна, 62341, Україна https://orcid.org/0000-0002-2494-1329
  • Larisa Rak ДУ "Інститут охорони здоров'я дітей та підлітків НАМН України" пр. Ювілейний, 52-а, м. Харків, Україна, 61153, Україна https://orcid.org/0000-0002-5876-309X
  • Olena Kolesnikova ДУ «Національний Інститут терапії ім.. Л.Т. Малої НАМН України» Проспект Л. Малої 2а, м. Харків, Україна, 61039, Україна https://orcid.org/0000-0001-5606-6621
  • Victor Levykin Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166, Україна https://orcid.org/0000-0002-7929-515X
  • Olexandr Dovnar Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166, Україна https://orcid.org/0000-0001-7171-0024
  • Konstantin Nosov Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна майдан Свободи, 4, Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0003-4374-7502
  • Andrii Porvan Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166, Україна https://orcid.org/0000-0001-9727-0995

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.141451

Ключові слова:

проточний культиватор, модель Лотки-Вольтерры, метаболічний синдром, баланс, підхід, депонування енергії, витрати енергії

Анотація

В роботі розглянуто проблему діагностики метаболічного синдрому, який пов'язаний з порушенням вуглеводного та ліпідного обміну. Запропоновано новий підхід до визначення порушень балансу обмінних процесів, який базується на поєднані моделей проточного культиватора та Лотки-Вольтерры. Використання моделі проточного культиватора забезпечує можливість об'єктивної оцінки початкових умов поведінки системи, в якості якої виступає організм людини, і дозволяє узгодити в часі основні параметри моделі. Визначені початкові умови для моделювання обмінних процесів із використанням моделі Лотки-Вольтерры. Використання даних умов дозволяє визначити стійкість обмінних процесів з урахуванням індивідуальних значень окружності талії, окружності стегон, ваги, частоти серцевих скорочень, віку, систолічного і діастолічного артеріального тиску, розрахункового значення Харріса-Бенедикта.

Перехресна перевірка на можливий розвиток метаболічних процесів у людей з нормальним і порушеним обміном речовин показала, що розроблений підхід може бути використаний в медичних установах для ранньої діагностики метаболічних порушень. Для визначення балансу обмінних процесів, які характерні для людей без і з метаболічними порушеннями, були проаналізовані ретроспективні дані дослідження ста п’ятдесяти п’яти молодих людей, які спостерігалися протягом декількох років в Харківській міській клінічній лікарні №11 (Україна).

Запропонований підхід є основою математичного забезпечення для інформаційної медичної діагностичної системи визначення порушень балансу обмінних процесів, що розробляється. Використання такої системи в подальшому дозволить детально дослідити вплив різних гендерних, територіальних та вікових характеристик на збалансованість метаболічних процесів в організмі людини

Біографії авторів

Hanna Dobrorodnia, Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166

Аспірант

Кафедра біомедичної інженерії

Olena Vуsotska, Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166

Доктор технічних наук, професор

Кафедра інформаційних управляючих систем

Marine Georgiyants, Харківська медична академія післядипломної освіти вул. Амосова, 58, м. Харків, Україна, 61176

Доктор медичних наук, професор

Кафедра дитячої анестезіології та інтенсивної терапії

Yurii Balym, Харківська державна зооветеринарна академія вул. Академічна, 1, смт. Мала Данилівка, Дергачівський р-н, Харківська обл., Україна, 62341

Доктор ветеринарних наук, професор

Кафедра репродуктології

Larisa Rak, ДУ "Інститут охорони здоров'я дітей та підлітків НАМН України" пр. Ювілейний, 52-а, м. Харків, Україна, 61153

Доктор медичних наук, професор

Відділення педіатрії та реабілітації

Olena Kolesnikova, ДУ «Національний Інститут терапії ім.. Л.Т. Малої НАМН України» Проспект Л. Малої 2а, м. Харків, Україна, 61039

Доктор медичних наук, старший науковий співробітник

Заступник директора з наукової роботи

Victor Levykin, Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166

Доктор технічних наук, профессор

Кафедра інформаційних управляючих систем

Olexandr Dovnar, Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інформаційних управляючих систем

Konstantin Nosov, Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна майдан Свободи, 4, Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук

Науково-дослідна частина

Andrii Porvan, Харківський національний університет радіоелектроніки пр. Науки, 14, м. Харків, Україна, 61166

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інформаційних управляючих систем

Посилання

  1. Kravec, E. B., Samoylova, Yu. G., Matyusheva, N. B., Bulanova, A. A., Dorohova, V. V., Yadmaa, O. (2008). Metabolicheskiy sindrom v obshchevrachebnoy praktike. Byulleten' sibirskoy mediciny, 1, 80–87.
  2. Rekomendacii Evropeyskogo Obshchestva Kardiologov. Evropeyskih klinicheskie rekomendacii po profilaktike serdechno-sosudistyh zabolevaniy (Peresmotr 2012 g.) (2012). Rossiyskiy kardiologicheskiy zhurnal, 4 (96), 1–84.
  3. Fadeenko, G. D., Gridnev, A. E. (2009). Ozhirenie i risk serdechno-sosudistyh zabolevaniy. Liky Ukrainy, 7 (133), 55–64.
  4. Berezina, M. V., Mihaleva, O. G., Bardymova, T. P. (2012). Ozhirenie: mekhanizmy razvitiya. Sibirskiy medicinskiy zhurnal, 7, 15–18.
  5. Kovalenko, V. M., Kornatskyi, V. M. (Eds.) (2016). Problemy zdorovia i medychnoi dopomohy ta model pokrashchannia v suchasnykhumovakh. Kyiv: «Hordon», 262.
  6. Zelinska, N. B. (2013). Ozhyrinnia ta metabolichnyi syndrom u ditei. Klinichna endokrynolohiya ta endokrynna khirurhiya, 4 (45), 62–72.
  7. Babak, O. Ya., Kolesnikova, E. V. (2006). Uchastie pecheni v formirovanii metabolicheskogo sindroma i insulinorezistentnosti. Sostoyanie problemy. Suchasna hastroenterolohiya, 4 (30), 8–12.
  8. Shilov, A. M., Eremina, I. V., Abdullaeva, A. T. (2012). Korrekciya uglevodnogo obmena u bol'nyh s metabolicheskim sindromom po dannym sutochnogo monitorirovaniya glikemii. Arhiv vnutrenney mediciny, 4 (6), 20–26.
  9. Hrisanfova, E. N., Perevozchikov, I. V. (2005). Antropologiya: ucheb. Moscow: Izd-vo Mosk. universiteta: Nauka, 400.
  10. Polina, N. I., Krivickiy, V. V. (2016). Fizicheskoe razvitie studencheskoy molodezhi. Minsk: Belaruskaya navuka, 233.
  11. Vernigorova, N. V. (2012). Analiz zabolevaemosti i rasprostranennosti ozhireniya v gruppe detey i podrostkov v usloviyah severnyh territoriy. Medicina i obrazovanie v Sibiri: elektronnyy zhurnal, 4. Available at: http://www.ngmu.ru/cozo/mos/article/annotacy_full.php?id=759
  12. Shano, V. P., Gladkaya, S. V., Gur'yanov, V. G., Gumenyuk, I. V., Gordienko, I. V. (2014). Prognozirovanie riska razvitiya abdominal'nogo kompartment-sindroma u bol'nyh s hirurgicheskoy patologiey organov bryushnoy polosti. Medicina neotlozhnyh sostoyaniy, 2 (57), 153–158.
  13. Trushkina, I. V., Filippov, G. P., Leont'eva, I. V. (2010). Prognozirovanie razvitiya metabolicheskogo sindroma v podrostkovom vozraste. Pediatriya, 89 (5), 33–36.
  14. Gerasin, S. N., Matiychenko, N. A., Shlyahov, V. V. (2012). Ocenka ustoychivosti raboty protochnogo hemostata s postoyannym i periodicheskim vhodnym potokom. Matematicheskoe modelirovanie, 2 (27), 14–18.
  15. Borisov, A. V., Krasnobaeva, L. A., Shapovalov, A. V. (2012). Vliyanie diffuzii i konvekcii na dinamiku hemostata. Komp'yuternye issledovaniya i modelirovanie, 4 (1), 121–129.
  16. Abakumov, A. I. (2012). Ustoychivost' v modelyah zhiznedeyatel'nosti fitoplanktona. Vestnik NGU. Seriya: Informacionnye tekhnologii, 10 (1), 24–32.
  17. Rabinovich, M. I., Myuezinolu, M. K. (2010). Nelineynaya dinamika mozga: emocii i intellektual'naya deyatel'nost'. Uspekhi fizicheskih nauk, 180 (4), 371–387.
  18. Bogdanov, A. Yu. (2009). Noviy podhod k issledovaniyu ustoychivosti neavtonomnyh diskretnyh sistem tipa Lotki-Vol'terra. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Povolzhskiy region. Fiziko-matematicheskie nauki. Matematika, 4 (12), 39–47.
  19. Oliinyk, A. P., Oliinyk, Ye. A. (2017). Matematychne modeliuvannia protsessu obminu rechovyn v orhanizmi liudyny ta yoho prohramna realizatsiya. Metody ta prylady kontroliu yakosti, 1 (38), 112–118.
  20. Kal'kulyator osnovnogo obmena veshchestv. Available at: https://itunes.apple.com/ru/app/%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80-%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE-%D0%BE%D0%B1%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B0-%D0%B2%D0%B5%D1%89%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2/id1151120603?mt=8
  21. Raschet skorosti obmena veshchestv. Available at: https://beregifiguru.ru/%D0%9A%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%8B/%D0%A0%D0%B0%D1%81%D1%87%D0%B5%D1%82-%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B0-%D0%B2%D0%B5%D1%89%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2
  22. Chesnokova, I. V. (2007). Avtomatizirovannaya sistema diagnostiki i podbora individual'noy terapii arterial'noy gipertenzii. Vrach i informacionnye tekhnologii, 4, 81–82.
  23. Yakubovska, S., Vуsotska, O., Porvan, A., Yelchaninov, D., Linnyk, E. (2016). Developing a method for prediction of relapsing myocardial infarction based on interpolation diagnostic polynomial. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (9 (83)), 41–49. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.81004
  24. Vуsotska, O., Dobrorodnia, G., Gordiyenko, N., Klymenko, V., Chovpan, G., Georgiyants, M. (2016). Studying the mechanisms of formation and development of overweight and obesity for diagnostic information system of obesity. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (2 (84)), 15–23. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.85390
  25. Porvan, A. (2015). Technology for determining of students adaptive capabilities. 2015 Information Technologies in Innovation Business Conference (ITIB). doi: https://doi.org/10.1109/itib.2015.7355050
  26. Georgiyants, M., Khvysyuk, O., Boguslavskaуa, N., Vysotska, O., Pecherska, A. (2017). Development of a mathematical model for predicting postoperative pain among patients with limb injuries. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (4 (86)), 4–9. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.95157
  27. Vysotskaya, E. V., Strashnenko, A. N., Demin, Y. A., Prasol, I. V., Sinenk, C. A. (2013). A method for prognosis of primary open-angle glaucoma. International Review on Computers and Software, 8 (8), 1943–1949.
  28. Rysovana, L., Vуsotska, O., Falyova, H., Georgiyants, M., Klymenko, V. (2017). Factor analysis of crisis emergence in family relations, contributing to the development of dyscirculatory encephalopathy. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (4 (85)), 40–49. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.91428
  29. Vуsotska, O., Balym, Y., Georgiyants, M., Pecherska, A., Nosov, K., Bespalov, Y. (2017). Modeling of a procedure for unmasking the foxes during activities on the elimination of biosafety threats related to rabies. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (89)), 46–54. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109868
  30. Samsonkin, V. N., Filippenko, I. G. (1983). K voprosu primeneniya teorii konechnyh avtomatov dlya modelirovaniya raboty adaptivnoy sistemy. Avtomatika, 12, 43–46.
  31. Molchanov, A. M. (Ed.) (1975). Matematicheskoe modelirovanie v biologii. Materialy I shkoly po matematicheskomu modelirovaniyu slozhnyh biologicheskih sistem. Moscow: Nauka, 156.
  32. Henein, M. Y., Zhao, Y., Nicoll, R., Sun, L., Khir, A. W., Franklin, K., Lindqvist, P. (2011). The human heart: Application of the golden ratio and angle. International Journal of Cardiology, 150 (3), 239–242. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2011.05.094
  33. Pallett, P. M., Link, S., Lee, K. (2010). New “golden” ratios for facial beauty. Vision Research, 50 (2), 149–154. doi: https://doi.org/10.1016/j.visres.2009.11.003
  34. Hassaballah, M., Murakami, K., Ido, S. (2013). Face detection evaluation: a new approach based on the golden ratio ({Phi}). Signal, Image and Video Processing, 7 (2), 307–316. doi: https://doi.org/10.1007/s11760-011-0239-3
  35. Iosa, M., Fusco, A., Marchetti, F., Morone, G., Caltagirone, C., Paolucci, S., Peppe, A. (2013). The Golden Ratio of Gait Harmony: Repetitive Proportions of Repetitive Gait Phases. BioMed Research International, 2013, 1–7. doi: https://doi.org/10.1155/2013/918642
  36. Marzetti, E. (2012). Imaging, functional and biological markers for sarcopenia: the pursuit of the golden ratio. Frailty Aging, 1 (3), 97–98. doi: http://doi.org/10.14283/jfa.2012.15
  37. Lagovskiy, A. F., Stukalin, D. Yu. (2009). Analiz differencial'noy sistemy Lotki-Vol'terry s tochki zreniya teorii ustoychivosti. Vestnik Rossiyskogo gosudarstvennogo universiteta im. I. Kanta, 10, 99–103.
  38. Al'dzhaafrekh Mohammad Rakan Abed, A. (2014). Numerical research of stability in Lotka-Volterra systems with perturbed right side. Technology audit and production reserves, 3 (1 (17)), 20–22. doi: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2014.25275
  39. Britaeva, O. M., Zvonareva, I. V. (2012). Matematicheskoe modelirovanie rynka turoperatorov na osnove sistemy «hishchnik – zhertva». Tekhniko-tekhnologicheskie problemy servisa, 4 (22), 97–100.
  40. Sokolova, L. K. (2012). Metabolicheskiy sindrom i associirovannye s nim zabolevaniya: kriterii diagnostiki, principy terapii. Obzor literatury i sobstvennye dannye. Liky Ukrainy, 10 (166), 14–19.
  41. Unifikovanyi klinichnyi protokol pervynnoi, vtorynnoi (spetsializovanoi) ta tretynnoi (vysokospetsializovanoi) medychnoi dopomohy. Profilaktyka sertsevo-sudynnykh zakhvoriuvan. Nakaz Ministerstva okhorony zdorovia Ukrainy vid 13.06.2016 No. 564. Available at: http://mtd.dec.gov.ua/images/dodatki/2016_564_PSSZ/2016_564_YKPMD_PSSZ.pdf
  42. Novye rekomendacii po lecheniyu arterial'noy gipertonii Amerikanskoy kardiologicheskoy associacii (ANA). 2017. Available at: http://www.gipertonik.ru/files/news/48/recomedacii.pdf
  43. Diagnostika, lechenie, profilaktika ozhireniya i associirovannyh s nim zabolevaniy (nacional'nye klinicheskie rekomendacii). Available at: http://www.scardio.ru/content/Guidelines/project/Ozhirenie_klin_rek_proekt.pdf
  44. Bratus', A., Novozhilov, A., Platonov, A. Dinamicheskie sistemy i modeli v biologii. Available at: http://avmaksimov.ucoz.ru/_ld/1/109_-Bratus_A-Novoz.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-09-12

Як цитувати

Dobrorodnia, H., Vуsotska O., Georgiyants, M., Balym, Y., Rak, L., Kolesnikova, O., Levykin, V., Dovnar, O., Nosov, K., & Porvan, A. (2018). Розробка підходу до математичного опису порушень баланса обмінних процесів для використання в інформаційній медичної діагностичний системі. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(2 (95), 29–39. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.141451

Номер

Том 5 № 2 (95) (2018): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Інформаційні технології

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Hanna Dobrorodnia, Olena Vуsotska, Marine Georgiyants, Yurii Balym, Olexandr Dovnar, Larisa Rak, Konstantin Nosov, Andrii Porvan

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.