Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Февраля 2013 в 11:06, диссертация
Целью исследования являлось определение информативной ценности ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей гемограммы, а также обоснование алгоритмов их эффективного использования в системе дифференцированной оценки функционального состояния эритропоэза у лиц, занимающихся и не занимающихся спортом.
Задачи исследования:
1. Определить особенности варьирования ретикулоцитарных показателей в популяциях здоровых молодых людей, занимающихся и не занимающихся спортом, в том числе с позиции выявления возможной скрытой ингибиции эритропоэза у высококвалифицированных атлетов.
2. Установить информативную значимость ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей в системе дифференцированной оценки отдельных функциональных состояний эритропоэза.
3. Выявить особенности внутри- и межсистемных взаимосвязей основных ретикулоцитарных, эритроцитарных, а также избранных биохимических показателей при отдельных функциональных состояниях эритропоэза.
4. Обосновать и разработать модели и алгоритмы эффективного использования ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей в целях: а) дифференциации различных функциональных состояний эритропоэза; б) выявления определенных физиологических закономерностей функционирования периферического звена эритрона в условиях восполнения дефицита железа; в) прогнозирования изменений данных показателей при восполнении дефицита железа.
Список сокращений ………………………………………………….5
Введение …………………………………………………………………..7
Глава 1. РЕТИКУЛОЦИТАРНЫЕ И ЭРИТРОЦИТАРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЯХ ЭРИТРОПОЭЗА (обзор литературы)…………………….14
1.1. Функциональное состояние эритропоэза при различных вариантах дефицита железа…………………………………14
1.2. Диагностические возможности ретикулоцитарных показателей…20
1.3. Диагностические возможности эритроцитарных показателей……25
1.4. Функциональное состояние эритропоэза у спортсменов, тренирующихся на выносливость……………29
1.5. Современные методы структуризации информации в системе оценки функционального состояния эритропоэза……………………...36
1.6. Заключение…………………………………………………………...39
Глава 2. МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ……………..40
2.1. Методы анализа ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей ………………………………………40
2.2. Методы анализа избранных биохимических параметров…………42
2.3. Математический аппарат анализа…………………………………..43
2.4. Организация исследований………………………………………….46
Глава 3. Ретикулоцитарные и эритроцитарные показатели в системе дифференцированной оценки эритропоэза………………48
3.1. Предпосылки………………………………………………………….48
3.2. Нормальные величины ретикулоцитарных показателей у здоровых лиц молодого возраста………………………50
3.3. Ретикулоцитарные и эритроцитарные показатели у атлетов высокой квалификации, специализирующихся в видах спорта, направленных на преимущественное развитие выносливости (гребля на байдарках и каноэ, бег на средние и длинные дистанции)……. дистанции)………………………………………………………60
3.4. Ретикулоцитарные и эритроцитарные показатели при скрининге латентного дефицита железа……………………76
3.5. Ретикулоцитарные и эритроцитарные показатели в системе дифференцированной оценки эритропоэза в условиях манифестного истинного и перераспределительного дефицита железа……………….90
3.6. Заключение…………………………………………………………...112
Глава 4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЭРИТРОПОЭЗА НА ОСНОВЕ ЗНАЧЕНИЙ РЕТИКУЛОЦИТАРНЫХ И ЭРИТРОЦИТАРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ….........................................................................117
4.1. Предпосылки…………………………………………………………117
4.2. Обоснование математической модели анализа изменений ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей в условиях восполнения дефицита железа…………………………………………...118
4.2.1. Теоретические предпосылки моделирования ………………...118
4.2.2. Обоснование математической модели…………………………119
4.2.3. Исследование процесса восполнения дефицита железа с помощью S-функции…………………………126
4.2.4. Прогнозирование эффективности восполнения дефицита железа с помощью S-функции………137
4.3. Обоснование алгоритма вероятностной оценки функционального состояния эритропоэза…………………156
4.3.1. Теоретические предпосылки вероятностной диагностики…..156
4.3.2. Вероятностный алгоритм в системе дифференцированной оценки функционального состояния эритропоэза…………………...157
4.4. Заключение……………………………………………………….......169
Заключение ……………………………………………………………...173
Выводы….………………………………………………………………….180
Практические рекомендации …………………………………….182
Литература ……………………………………………………………….184
Относительно распределения MCH
1 – физиологический эритропоэз, 2 – латентный дефицит железа, 3 – истинный дефицит железа, 4 – перераспределительный дефицит железа
Рис. 34. Общий график функций распределения значений показателя HGB
Что касается распределения HGB, то здесь, в соответствии с рисунком 34, “перекрытие” значений показателя при различных функциональных состояниях эритропоэза выражено еще значительней, чем для предыдущего параметра. Так, концентрация HGB, равная 12 г/дл, соответствует и физиологическому эритропоэзу (плотность вероятности 0,3), и латентному дефициту железа (плотность вероятности 0,65), и перераспределительному дефициту железа (плотность вероятности 0,25). Исходя из значения плотности вероятности, при данном значении HGB наиболее вероятен латентный дефицит железа.
Итак, кривая, изображающая плотность вероятности дает представление в условных единицах о вероятности соответствия значений показателей гемограммы каждому из функциональных состояний. То есть, по сути, это качественный анализ вероятности. Чтобы оценить вероятность количественно, мы рассчитали вероятностные графики Ret-He, HGB, MCH и MCV. Для этого суммировали плотности вероятности значений показателей для всех функциональных состояний и нормировали их до 100% (И.Б. Барановская, С.А. Онищук, 2008).
Вероятностные графики показателей HGB и Ret–He представлены на рисунках 35 и 36 соответственно.
1 – физиологический эритропоэз, 2 – латентный дефицит железа, 3 – истинный дефицит железа, 4 – перераспределительный дефицит железа
Рис. 35. Вероятностный график показателя HGB
Что касается вероятностного графика концентрации гемоглобина, то, согласно рисунку 35, при HGB, равном 9 г/дл, вероятности истинного и перераспределительного дефицита железа составляют 50%, в то время как вероятности остальных функциональных состояний эритропоэза равны нулю. При HGB, равном 11,5 г/дл, вероятности всех функциональных состояний перекрываются и составляют для физиологического эритропоэза 5%, для латентного дефицита железа 40 %, для истинного дефицита железа 9%, для перераспределительного дефицита железа 46%.
1 – физиологический эритропоэз, 2 – латентный дефицит железа, 3 – истинный дефицит железа, 4 – перераспределительный дефицит железа
Рис. 36. Вероятностный график показателя Ret–He
Относительно вероятностного графика среднего содержания гемоглобина в ретикулоцитах, то, в соответствии с рисунком 36, диагностическая значимость показателя может быть представлена следующим образом: Ret-He, равный 17 пг, – это 100% истинный дефицит железа; Ret-He, равный 25 пг, – 24% латентный, 20% истинный и 56% перераспределительный дефицит железа; Ret-He, равный 30 пг, – 33% физиологический эритропоэз, 33% латентный и 34% перераспределительный дефицит железа; Ret-He, равный 33 пг, – 75% физиологический эритропоэз и 25% перераспределительный дефицит железа; Ret-He, равный 37 пг, – 7% физиологический эритропоэз и 93% перераспределительный дефицит железа.
Отдельного рассмотрения
требует вероятностное
Вероятностные графики показателей MCH и MCV представлены на рисунках 37 и 38 соответственно.
1 – физиологический эритропоэз, 2 – латентный дефицит железа, 3 – истинный дефицит железа, 4 – перераспределительный дефицит железа
Рис. 37. Вероятностный график показателя MCH
Что касается вероятностного графика MCH, то, в соответствии с рисунком 37, определенным значениям параметра могут соответствовать следующие функциональные состояния эритропоэза: МСН, равный 15 пг, – 100% истинный дефицит железа; МСН, равный 20 пг, – 94% истинный и 6% перераспределительный дефицит железа; МСН, равный 28 пг, – 5% физиологический эритропоэз, 58% латентный, 2% истинный и 35% перераспределительный дефицит железа; МСН, равный 32 пг, – 78% физиологический эритропоэз и 22% перераспределительный дефицит железа; МСН, равный 38 пг, – 100% перераспределительный дефицит железа.
Кроме того, в диапазоне варьирования MCH 18-26 пг с различной долей вероятности определяются латентный, истинный и перераспределительный дефицит железа, а вероятность физиологического эритропоэза равна нулю. При этом вероятность физиологического эритропоэза максимальна при MCH, равном 33 пг, составляя 80%.
1 – физиологический эритропоэз, 2 – латентный дефицит железа, 3 – истинный дефицит железа, 4 – перераспределительный дефицит железа
Рис. 38. Вероятностный график показателя MCV
В соответствии с рисунком 38, вероятностный график, относящийся к среднему объему эритроцита, демонстрирует, что в области значений показателя MCV, равном 79-82 фл, которую традиционно соотносят с нормопоэзом, вероятность функциональных состояний эритропоэза, связанных с дефицитом железа, отлична от нуля. Так, в частности, при MCV, равном 80 пг, вероятность физиологического эритропоэза составляет 36%, латентного дефицита железа - 38%, истинного дефицита железа - 8%, перераспределительного дефицита железа - 18%. Наибольшая вероятность нормопоэза (55%) соответствует значению MCV, равному 88 фл. С увеличением значения показателя вероятность физиологического эритропоэза несколько снижается, а перераспределительного – возрастает. Так, при MCV, составляющем 90 фл, равновероятны как нормопоэз (50%), так и перераспределительный дефицит железа (50%), а вероятности латентного и истинного дефицита железа близки к нулю.
Следовательно, согласно полученным результатам, вероятностные графики могут иметь форму либо ”гладкой” кривой, либо носить асцилляторный характер, причем области значений показателей на всем интервале варьирования имеют значительные “перекрытия” при различных функциональных состояниях эритропоэза.
В результате заключительного этапа работы были получены 16 аппроксимационных кривых, описывающих распределение показателей при различных функциональных состояниях, и четыре общих вероятностных графика для Ret-He, HGB, MCH, MCV. Для структурирования полученных данных мы производили умножение долевых вкладов каждого из функциональных состояний (при каждом значений показателя) и нормировали их таким образом, чтобы сумма вероятностей всех возможных состояний была равна единице (или 100%). В итоге, по значению совокупности показателей рассчитывалась вероятность каждого из функциональных состояний.
Нижеследующими примерами мы демонстрируем практическое применение разработанного алгоритма вероятностного анализа.
В таблице 23 представлена рассчитанная вероятность функционального состояния эритропоэза у спортсменки С-ой И. (19 лет, гребля на байдарках и каноэ, МС). Исходные результаты гематологических тестов были следующими: относительное количество ретикулоцитов 0,72%; абсолютное количество ретикулоцитов 0,03×1012/л; относительное количество незрелых ретикулоцитов 3,2%; среднее содержание гемоглобина в ретикулоцитах 30,1 пг; количество эритроцитов 4,42×1012 /л; концентрация гемоглобина 12,7 г/дл; уровень гематокрита 35 %; средний объем эритроцита 79,2 фл; среднее содержание гемоглобина в эритроците 28,7 пг, средняя концентрация гемоглобина в эритроците 36,3 г/дл.
Таблица 23
Вероятностное функциональное состояние эритропоэза спортсменки
С-ой И. (в анализируемом случае)
В процентах
Спортсменка С-ва И. |
Ret–He |
HGB |
MCH |
MCV |
Итоговая вероятность |
Физиологический эритропоэз |
55,2 |
41,5 |
15,4 |
11,2 |
16,4 |
Латентный дефицит железа |
12,1 |
57,2 |
51,5 |
56,6 |
83,6 |
Истинный дефицит железа |
1,9 |
1,3 |
1,4 |
10,9 |
0,0015 |
Перераспределительный дефицит железа |
30,8 |
0 |
31,7 |
21,3 |
0 |
Как следует из таблицы 23, значение отдельного показателя гемограммы не содержит полной информации о функциональном состоянии эритропоэза. Например, относительно показателя Ret–He, вероятность физиологического эритропоэза составила 55,2%, перераспределительного дефицита железа - 30,8%, латентного дефицита железа - 12,1%. Кроме того, вероятность истинного дефицита железа минимальна и составила 1,9%. Что касается показателя HGB, то, судя по значению показателя, вероятность перераспределительного дефицита железа равна 0%, а вероятность латентного дефицита железа составляет 57,2%. Для значений показателей MCH и MCV вероятность латентного дефицита железа максимальна и составляет 51,5% и 56,6% соответственно.
В результате произведенного перемножения долей вероятности всех функциональных состояний и нормирования их на 100%, мы получили, что со 83,6% вероятностью функциональное состояние эритропоэза спортсменки С-ой И. соответствует латентному дефициту железа. Рассчитанный нами вероятный диагноз подтверждает сниженное значение уровня сывороточного ферритина, составляющее у спортсменки 23 нг/мл.
В таблице 24 представлена вероятность того или иного функционального состояния эритропоэза у атлета П-ва С. (22 года, гребля на байдарках и каноэ, МСМК). Исходные результаты гематологических тестов были следующими: относительное количество ретикулоцитов 0,67%; абсолютное количество ретикулоцитов 0,03×1012/л; относительное количество незрелых ретикулоцитов 4,9%; среднее содержание гемоглобина в ретикулоцитах 31,2 пг; количество эритроцитов 4,56×1012 /л; концентрация гемоглобина 13,9 г/дл; уровень гематокрита 37,5 %; средний объем эритроцита 82,2 фл; среднее содержание гемоглобина в эритроците 30,5 пг; средняя концентрация гемоглобина в эритроците 37,1 г/дл.
Таблица 24
Вероятностное функциональное состояние эритропоэза спортсмена
П-ва С. (в анализируемом случае)
В процентах
Спортсмен П-ов С. |
Ret-He |
HGB |
MCH |
MCV |
Итоговая вероятность |
Физиологический эритропоэз |
71,9 |
75,6 |
73,3 |
50,4 |
99,9 |
Латентный дефицит железа |
1,8 |
24,1 |
6,3 |
32,2 |
0,044 |
Истинный дефицит железа |
1,4 |
0,3 |
0,7 |
3,7 |
0,002 |
Перераспределительный дефицит железа |
24,9 |
0 |
19,7 |
13,7 |
0 |
В соответствии с результатами таблицы 24, значению всех анализируемых показателей гемограммы с максимальной вероятностью соответствовал физиологический эритропоэз с итоговой вероятностью 99,9%. Наличие нормопоэза подтверждает и уровень сывороточного ферритина, составляющий у спортсмена П-ва С. 183 нг/мл.
Верифицированное исходное функциональное состояние эритропоэза считалось подтвержденным, если результирующая вероятность составляла не менее 70%. Таким образом, на основе разработанного алгоритма были правильно классифицированы 98,8% случаев физиологического эритропоэза, 92% - латентного, 85,1% - истинного, 72,4% - перераспределительного дефицита железа. Общая эффективность предложенной схемы, по предварительным данным, составила 86,2%. Относительно невысокий процент верно классифицированных вариантов истинного и перераспределительного дефицита железа связан, вероятно, с высокой частотой сочетания данных функциональных состояний эритропоэза.
Разработанный алгоритм
позволяет анализировать