В исследованиях последних лет при изучении функциональных систем организма в норме и при патологии использовался биоинформационный анализ. В частности, он успешно применялся при изучении состояния печени [1; 2]. Целью настоящего исследования является анализ устойчивости функциональной системы для показателей, характеризующих тяжесть морфологических изменений в печени. Информационное состояние системы оценивалось, прежде всего, на основании значений информационной энтропии, выступающей в качестве меры неопределённости состояния системы в данных условиях. Исследование проводилось для шести групп больных:
1-я группа – контрольная группа (103 человека),
2-я группа – больные с хроническим активным гепатитом вирусной этиологии (43 человека);
3-я группа – больные с хроническим персистирующим гепатитом вирусной этиологии (51 человек);
4-я группа – больные с циррозом печени вирусной этиологии (7 человек);
5-я группа – больные желчнокаменной болезнью и микросфероцитарной гемолитической анемией (48 человек);
6-я группа – больные с алкогольными поражениями печени в форме хронического персистирующего гепатита и жировой дистрофии (25 человек).
Для того чтобы установить, находится ли функциональная система в устойчивом равновесном состоянии, вычислялись следующие показатели: информационная емкость , т.е. максимальное структурное разнообразие системы, информационная энтропия Н, которая является реальным показателем структурного разнообразия системы в настоящее время, информационная организация S, т.е. разность между максимально возможным и реальным структурным разнообразием. Кроме того, вычислялись относительная информационная энтропия h, который является характеристикой неупорядоченности системы, и коэффициент относительной организации системы R (коэффициент избыточности).
Значения коэффициентов информационной энтропии Н, информационной организации S, относительной информационной энтропии h и избыточности R вычислялись в шести группах для показателей, характеризующих типичные морфологические признаки (характер дистрофии, характер инфильтрата, характер некрозов, холестаз, состояние внутрипеченочных желчных протоков, состояние центральных вен, синусоидов, стаз). Результаты вычислений приведены в таблице.
Наименьшие значения информационной энтропии H получены в контрольной группе (2,222±0,056 бит) и в группе больных с алкогольным поражением печени (2,059±0,112 бит). Для этих групп получены наибольшие значения коэффициента относительной организации системы R: 52,719±1,183 % в контрольной группе и 47,303±2,870 % в группе больных с алкогольным поражением печени. Наибольшее значение информационной энтропии H найдены для групп больных с микросфероцитарной гемолитической анемией (2,797±0,093 бит) и с циррозом печени вирусной этиологии (2,986±0,220 бит).
Информационные характеристики типичных морфологических признаков
|
Группа |
H (бит) |
(бит) |
S (бит) |
h |
R ( %) |
|
Контрольная группа |
2,222±0,056 |
4,700±0,000 |
2,478±0,056 |
0,473±0,012 |
52,719±1,183 |
|
ХАГ |
2,676±0,094 |
4,392±0,000 |
1,717±0,094 |
0,609±0,021 |
39,081±2,143 |
|
ХПГ |
2,540±0,103 |
4,392±0,000 |
1,852±0,103 |
0,578±0,023 |
42,171±2,337 |
|
Цирроз печени |
2,986±0,220 |
4,459±0,000 |
1,473±0,220 |
0,670±0,049 |
33,039±4,944 |
|
Алкогольное поражение печени |
2,059±0,112 |
3,907±0,000 |
1,848±0,112 |
0,527±0,029 |
47,303±2,870 |
|
Гемолитическая анемия |
2,797±0,093 |
4,392±0,000 |
1,595±0,093 |
0,637±0,021 |
36,322±2,119 |
Анализ энтропии, полученной для типичных морфологических признаков, позволяет сделать вывод о стремлении биологической субстанции к состоянию равновесия не только в норме, но и в условиях сформировавшегося патологического процесса.
В ходе исследования были также проведёны корреляционный и регрессионный анализы для значений относительной информационной энтропии и ряда показателей, характеризующих течение патологического процесса. К ним относились типичный состав камней, типичные морфологические признаки, биохимические и иммунологические показатели крови, показатели компенсаторно-приспособительных процессов.
Практически для всех групп характерна зависимость относительной информационной энтропии типичных морфологических признаков ENT_MF от состояния внутрипеченочных желчных протоков, состояния центральных вен, синусоидов, стаза. Исключение составляет контрольная группа, в которой не наблюдается сильной корреляционной зависимости между энтропией ENT_MF и другими показателями.
В группе с хроническим персистирующим гепатитом вирусной этиологии наблюдается сильная линейная зависимость значений ENT_MF от таких показателей, как сдавление внутридольковых желчных протоков SVD (r=0,60), кистозно-измененные желчные протоки KIST (r=0,61), пролиферация желчных протоков PROL (r=0,51), перидуктальный фиброз PE_FIBR (r=0,69). Регрессионная модель для энтропии ENT_MF, наличия кистозно-измененных желчных протоков, пролиферации желчных протоков и перидуктального фиброза описывает 60,949 % дисперсии зависимой переменной, что позволяет сделать вывод о её достаточной прогнозной точности:
ENT_MF = 0,43126 + 0,09954· KIST + + 0,10603· PROL + 0,16115· PE_FIBR.
Для группы больных с хроническим активным гепатитом найдены коэффициенты корреляции, указывающие на сильную взаимосвязь между переменными только для относительной энтропии ENT_MF и наличия кистозно-измененных желчные протоков KIST (r=0,68), пролиферации желчных протоков PROL (r=0,60), перивенулярного фиброза PER_FIBR (r=0,72). Составлена линия регрессии, выражающая зависимость информационной энтропии ENT_MF от перечисленных выше показателей. Полученная регрессионная модель обладает достаточной прогнозной точностью, доля «объяснённой» дисперсии для неё составляет 69,021 %:
ENT_MF = 0,48455 + 0,07875· KIST + + 0,08292· PROL + 0,13971· PER_FIBR.
В группе больных с микросфероцитарной гемолитической анемией сильная линейная взаимосвязь наблюдается между информационной энтропией ENT_MF и такими показателями, как наличие кистозно-измененных желчных протоков KIST (r=0,60), перидуктального фиброза PE_FIBR (r=0,80), перивенулярного фиброза PER_FIBR (r=0,82) и стаза (r=0,56). Для этих показателей получено уравнение регрессии, обладающее высокой точностью, коэффициент детерминации для данной модели равен 0,86:
ENT_MF = 0,34724 + 0,05411· KIST + + 0,18726· PE_FIBR + 0,10932· PER_FIBR + + 0,05249· STAZ.
Для группы с алкогольными поражениями печени характерна сильная линейная зависимость между значениями относительной информационной энтропии ENT_MF и такими показателями, как наличие перидуктального фиброза PE_FIBR (r=0,75), и центролобулярного расширения синусоидов CL_PS (r=0,65). Для данных показателей построена регрессионная модель, описывающая 65,607 % дисперсии зависимой переменной:
ENT_MF = 0,44330 + 0,17773· PE_FIBR + + 0,10595· CL_PS.
В группе с циррозом печени вирусной этиологии сильная линейная зависимость наблюдается для информационной энтропии ENT_MF и следующих показателей: лимфоциты LIMF (r=0,78), расширение внутридольковых желчных протоков RVD (r=–0,97), сдавление внутридольковых желчных протоков SVD (r=0,97), пролиферация желчных протоков PROL (r=0,97), перидуктальный фиброз PE_FIBR (r=0,97) и диаметр центральных вен DCV (r=0,82).
На основании корреляционного анализа были построены уравнения регрессионной зависимости переменной ENT_MF от расширения внутридольковых желчных протоков RVD, сдавления внутридольковых желчных протоков SVD, пролиферации желчных протоков PROL, перидуктального фиброза PE_FIBR. Доля «объяснённой» дисперсии для всех моделей составляет 93,355 %, что указывает на их высокую прогнозную точность:
ENT_MF = 0,74362 – 0,25903·RVD.
ENT_MF = 0,48458 + 0,25903·SVD.
ENT_MF = 0,48458 + 0,25903·PROL.
ENT_MF = 0,48458 + 0,25903· PE_FIBR.
Зависимость относительной информационной энтропии типичных морфологических признаков ENT_MF от состояния внутрипеченочных желчных протоков, состояния центральных вен, синусоидов, стаза характерна для всех групп, за исключением контрольной группы. Наиболее сильная линейная взаимосвязь получена между энтропией и такими показателями, как расширение внутридольковых желчных протоков, сдавление внутридольковых желчных протоков, пролиферация желчных протоков, перидуктальный фиброз.