В работах последних лет при изучении функциональных систем организма нередко использовался биоинформационный анализ. В частности, он успешно применялся при изучении состояния печени в норме и при патологии [1; 2]. Целью настоящего исследования является анализ устойчивости функциональной системы для морфометрических показателей фибропластических и некротических изменений в печени. 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 Hmax, 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 морфометрических показателей фибропластических и некротических изменений в печени, таких как площадь фиброза, площадь некроза и диаметр центральных вен. Результаты вычислений приведены в таблице.
Наименьшие значения информационной энтропии H получены в контрольной группе (0,911±0,021 бит) и в группе больных с алкогольным поражением печени (0,962±0,050 бит). Наибольшие значения H получены для групп больных с микросфероцитарной гемолитической анемией (1,300±0,032 бит) и с хроническим персистирующим гепатитом (1,299±0,025 бит). Значение для всех групп составляет 1,585±0,000 бит.
Информационные характеристики морфометрических показателей фибропластических и некротических изменений в печени
|
Группа |
H (бит) |
S (бит) |
h |
R ( %) |
|
Контрольная группа |
0,911±0,021 |
0,674±0,021 |
0,575±0,013 |
42,501±1,303 |
|
ХАГ |
1,186±0,041 |
0,399±0,041 |
0,749±0,026 |
25,149±2,603 |
|
ХПГ |
1,299±0,025 |
0,286±0,025 |
0,820±0,016 |
18,041±1,569 |
|
Цирроз печени |
1,121±0,123 |
0,464±0,123 |
0,708±0,078 |
29,246±7,760 |
|
Алкогольное поражение печени |
0,962±0,050 |
0,622±0,050 |
0,607±0,032 |
39,274±3,172 |
|
Гемолитическая анемия |
1,300±0,032 |
0,285±0,032 |
0,820±0,020 |
18,008±2,011 |
Анализ энтропии, полученной для морфометрических показателей фибропластических и некротических изменений, позволяет сделать вывод о стремлении биологической субстанции к устойчивому состоянию 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 (характер дистрофии, характер инфильтрата, характер некрозов, холестаз, состояние внутрипеченочных желчных протоков, состояние центральных вен, синусоидов, стаз), биохимические и иммунологические показатели крови, показатели компенсаторно-приспособительных процессов.
Для большинства из всех рассмотренных групп характерна сильная линейная зависимость относительной информационной энтропии морфометрических показателей фибропластических и некротических изменений ENT_DCV от типичных морфологических признаков. В контрольной группе наиболее сильная линейная зависимость наблюдается между относительной информационной энтропией ENT_DCV и такими показателями, как наличие белковой дистрофии BELK_DIS (r=-0,73) и площадь некроза PL_NEKR (r=0,80). Уравнение регрессии для данных показателей имеет вид:
ENT_DCV = 0,64014 – 0,10397* BELK_DIS+ + 0,00527* PL_NEKR
Коэффициент корреляции для регрессионной модели равен 0,82. Доля «объяснённой» дисперсии составляет 66,867 %, что указывает на достаточно высокую точность модели.
В группе больных с микросфероцитарной гемолитической анемией сильная линейная взаимосвязь наблюдается между энтропией ENT_DCV и наличием белковой дистрофии BELK_DIS (r=-0,84), для которых построена следующая регрессионная модель:
ENT_DCV = 0,86349 – 0,34857* BELK_DIS
Коэффициент детерминации для данной модели равен 0,70, что указывает на её достаточно высокую точность. Менее точной является регрессионная модель, связывающая такие показатели, как относительная энтропия морфометрических показателей фибропластических и некротических изменений ENT_DCV, наличие лимфоцитов LIMF и перидуктального фиброза PE_FIBR:
ENT_DCV = 0,53888 + 0,24162* LIMF + +0,09329* PE_FIBR
Здесь коэффициент детерминации равен 0,57, а коэффициент корреляции 0,76. Высокие коэффициенты корреляции, указывающие на сильную взаимосвязь, получены для относительной энтропии ENT_DCV и таких показателей, как наличие лимфоцитов LIMF (r=0,72), а также наличие пигментных камней PIGM_K (r=0,70), смешанных камней SMESH_K (r=-0,65) и характер кристаллов KRIST (r=0,61).
В группе больных с алкогольными поражениями печени наблюдается сильная линейная зависимость между относительной информационной энтропией морфометрических показателей фибропластических и некротических изменений ENT_DCV и характеристиками типичных морфологических признаков. Наибольшие коэффициенты корреляции вычислены для энтропии ENT_DCV и таких показателей, как наличие белковой дистрофии BELK_DIS (r=-0,67), перипортальных некрозов PER_NEKR (r=0,67), сдавления внутридольковых желчных протоков SVD (r=0,59), перивенулярного фиброза PER_FIBR (r=0,59), диаметр центральных вен DCV (r=0,56), площадь некроза PL_NEKR (r=0,78). Для рассмотренных выше показателей получены регрессионные модели, обладающие достаточной точностью прогноза.
Так, уравнение регрессии для энтропии ENT_DCV, наличия сдавления внутридольковых желчных протоков SVD, значений диаметра центральных вен DCV и наличия центролобулярного расширения синусоидов CL_PS описывает 62,818 % дисперсии зависимой переменной:
ENT_DCV = 0,30401 + 0,18153* SVD + +0,01596* DCV + 0,10576* CL_PS
Для регрессионной модели, связывающей показатель ENT_DCV, наличие лимфоцитов LIMF, сдавления внутридольковых желчных протоков SVD и значения диаметра центральных вен DCV доля «объяснённой» дисперсии составляет 67,705 %, а для модели, связывающей ENT_DCV, площадь некроза PL_NEKR, наличие перипортальных некрозов PER_NEKR и расширения внутридольковых желчных протоков RVD она составляет 79,007 %:
ENT_DCV = 0,28755 + 0,13987* LIMF + +0,13007* SVD + 0,01687* DCV,
ENT_DCV = 0,59164 + 0,00231* PL_NEKR+ + 0,14679* PER_NEKR – 0,11741* RVD.
В группе с циррозом печени вирусной этиологии высокие коэффициенты корреляции вычислены между показателем ENT_DCV и такими биохимическими и иммунологическими показателями крови, как концентрация глобулинов GLOB (r=-0,83), АЛТ (r=0,90) и АСТ (r=-0,86). Получено уравнение регрессии, выражающее значения относительной информационной энтропии ENT_DCV через значения концентрации глобулинов GLOB:
ENT_DCV = 2,41112 – 0,05129* GLOB
Уравнение регрессии описывает 68,572 % дисперсии зависимой переменной и обладает достаточно высокой прогнозной точностью.
Таким образом, во всех группах, за исключением групп больных с хроническим активным гепатитом и хроническим персистирующим гепатитом, наблюдается сильная корреляционная зависимость между относительной информационной энтропией морфометрических показателей фибропластических и некротических изменений ENT_DCV и показателями, характеризующими течение патологического процесса, в частности типичными морфологическими признаками и биохимическими и иммунологическими показателями крови.