astmedАстраханский медицинский журналAstrakhan medical journal1992-6499ФГБОУ ВО Астраханский ГМУ Минздрава России10.17021/1992-6499-2023-4-11-18astmed-350Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL INVESTIGATIONSНейросетевые технологии в прогнозировании эффективности лечения больных туберкулезом легкихNeural network technologies in prediction the effectiveness of treatment of patients with pulmonary tuberculosisАлыменкоМ. А.AlymenkoM. A.

Максим Алексеевич Алыменко - кандидат медицинских наук, ассистент кафедры фтизиатрии и пульмонологии, Казанская ГМА – филиал Российской медицинской академии последипломного образования, доцент кафедры общей биологии и фармации, медицинский факультет, Московский ФПУ «Синергия».

Казань, Москва

Maksim A. Alymenko - Cand. Sci. (Med.), Assistant of Department, Kazan SMA – branch of the RMA for Post-Graduate Education, Associate Professor the Department of General Biology and Pharmacy, Faculty of Medicine, MF IU “Synergy"

Kazan, Moscow

maxim.alymenko@gmail.comВалиевР. Ш.ValievR. Sh.

Равиль Шамилович Валиев - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой фтизиатрии и пульмонологии.

Казань

Ravil Sh. Valiev - Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of Department.

Kazan

ravil.valiev@tatar.ruВалиевН. Р.ValievN. R.

Наиль Равилевич Валиев - кандидат медицинских наук, доцент кафедры фтизиатрии и пульмонологии.

Казань

Nail R. Valiev - Cand. Sci. (Med.), Associate Professor of Department.

Kazan

nailvaliev@yandex.ruКоломиецВ. М.KolomietsV. M.

Владислав Михайлович Коломиец - доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры клинической иммунологии, аллергологии и фтизиопульмонологии.

Курск

Vladislav M. Kolomiets - Dr. Sci. (Med.), Professor, Professor of Department.

Kursk

vlacom@mail.ruВолковаС. Н.VolkovaS. N.

Светлана Николаевна Волкова - доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой физико-математических дисциплин и информатики.

Курск

Svetlana N. Volkova - Dr. Sci. (Tech.), Professor, Head of Department.

Kursk

volkova_47@mail.ruПолониковА. В.PolonikovА. V.

Алексей Валерьевич Полоников - доктор медицинских наук, профессор, директор Научно-исследовательского института генетической и молекулярной эпидемиологии.

Курск

Aleksey V. Polonikov - Dr. Sci. (Med.), Professor, Director of Research Institute of Genetic and Molecular Epidemiology.

Kursk

polonikov@rambler.ruМальГ. С.MalG. S.

Галина Сергеевна Маль - доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой общей фармакологией.

Курск

Galina S. Mal - Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of Department.

Kursk

mgalina.2013@mail.ruТрагираИ. Н.TragiraI. N.

Ирина Николаевна Трагира - главный инфекционист Центрального федерального округа, руководитель Центра общей инфектологии.

Москва

Irina N. Tragira - Chief infectiologist of Central Federal District, Head of the Center of the General  Infektologiya.

Moscow

habicheva72@mail.ruРагулинаВ. А.RagulinaV. A.

Вера Алексеевна Рагулина - кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры биологической химии.

Курск

Vera A. Ragulina - Cand. Sci. (Med.), Associate Professor, Associate Professor of Department.

Kursk

mgalina.2013@mail.ruПоповаЕ. В.PopovaE. V.

Елизавета Владимировна Попова - врач-педиатр.

Воронеж

Elizaveta V. Popova - Pediatrician.

Voronezh

elizabethvromanov@gmail.comПавленкоЕ. П.PavlenkoE. P.

Елизавета Павловна Павленко - ассистент кафедры клинической иммунологии, аллергологии и фтизиопульмонологии.

Курск

Elizaveta P. Pavlenko - Assistant of Department.

Kursk

pavl-co.eliza@yandex.ruБалобановаН. П.BalobanovaN. P.

Наталья Петровна Балобанова - кандидат биологических наук, доцент, заведующий кафедрой общей биологии и фармации, медицинский факультет.

Москва

Natalia Р. Balobanova - Cand. Sci. (Biol.), Associate Professor, Head of the Department of General Biology and Pharmacy, Faculty of Medicine.

Moscow

Balobanova.np@yandex.ruБатищевА. В.BatishchevА. V.

Александр Викторович Батищев - кандидат экономических наук, доцент, заведующий кафедрой «Искусственный интеллект и анализ данных».

Москва

Aleksandr V. Batishchev - Cand. Sci. (Econ.), Associate Professor.

Moscow

bat-a-v@yandex.ruКазанская государственная медицинская академия – филиал Российской медицинской академии последипломного образования; Московский финансово-промышленный университет «Синергия»РоссияKazan State Medical Academy - branch of the Russian Ministry of Health; Moscow Financial and Industrial University «Synergy»Russian FederationКазанская государственная медицинская академия – филиал Российской медицинской академии последипломного образованияРоссияKazan State Medical Academy - branch of the Russian Ministry of HealthRussian FederationКурский государственный медицинский университетРоссияKursk State Medical University of the Ministry of Health of RussiaRussian FederationКурский государственный аграрный университет имени И.И. ИвановаРоссияKursk State Agricultural University named after IvanovaRussian FederationНациональный медицинский исследовательский центр фтизиопульмонологии и инфекционных болезнейРоссияNational Medical Research Center of Phthisiopulmonology and Infectious DiseasesRussian FederationВоронежская областная детская клиническая больница № 2РоссияVoronezh Regional Children's Clinical Hospital № 2Russian FederationМосковский финансово-промышленный университет «Синергия»РоссияMoscow Financial and Industrial University «Synergy»Russian Federation2023241220231841118Copyright © Алыменко М.А., Валиев Р.Ш., Валиев Н.Р., Коломиец В.М., Волкова С.Н., Полоников А.В., Маль Г.С., Трагира И.Н., Рагулина В.А., Попова Е.В., Павленко Е.П., Балобанова Н.П., Батищев А.В., 20232023Алыменко М.А., Валиев Р.Ш., Валиев Н.Р., Коломиец В.М., Волкова С.Н., Полоников А.В., Маль Г.С., Трагира И.Н., Рагулина В.А., Попова Е.В., Павленко Е.П., Балобанова Н.П., Батищев А.В.Alymenko M.A., Valiev R.S., Valiev N.R., Kolomiets V.M., Volkova S.N., Polonikov А.V., Mal G.S., Tragira I.N., Ragulina V.A., Popova E.V., Pavlenko E.P., Balobanova N.P., Batishchev А.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.astmedj.ru/jour/article/view/350

Исследована специфика прогнозирования эффективности лечения больных туберкулезом легких с использованием нейросетевых технологий. Получена наиболее оптимальная по прогнозу нейросетевая модель, которая позволяет прогнозировать эффективность лечения с точностью прогноза не менее, чем на 78,4 %. В результате построения нейросетевой модели были выявлены наиболее значимые «входные» параметры нейросети: наличие гепатотоксических реакций; уровень IL-1β, IL-6, IL-4, IL-10, IFN-γ, С-реактивного белка до начала проведения интенсивной фазы химиотерапии; наличие антибиотикорезистентности; наличие микобактерий туберкулеза до назначения специфической химиотерапии методом посева; объем поражения легочной ткани; режим химиотерапии; клиническая форма туберкулеза легких; генотип ЕЕ гена GSTT1.

The study used predicting the effectiveness of treatment of patients with pulmonary tuberculosis using neural network technologies. The most optimal neural network model was obtained, which allows predicting the effectiveness of treatment with a forecast accuracy of at least 78.4%. As a result of constructing a neural network model, the most significant «input» parameters of the neural network were identified: the presence of hepatotoxic reactions, the level of IL-1ß, IL-6, IL-4, IL-10, IFN-γ, C-reactive protein before the start of the intensive phase of chemotherapy, the presence of antibiotic resistance, the presence of mycobacterium tuberculosis before the appointment of a specific chemotherapy by seeding, the volume of lung tissue damage, the chemotherapy regimen, the clinical form of pulmonary tuberculosis, as well as the genotype of ЕЕ gene GSTT1.

туберкулезнейронная сетьмногослойный персептронэффективность леченияtuberculosisneural networkmultilayered perseptronefficiency of treatmentАвторы декларируют отсутствие внешнего финансирования для проведения исследования и публикации статьиThe authors declare that there is no external funding for the exploration and analysis workReferencesВасильева И. А., Самойлова А. Г., Зимина В. Н., Ловачева О. В., Абраченко А. В. Химиотерапия туберкулеза в России – история продолжается // Туберкулез и болезни легких. 2023. Т. 101, № 2. С. 8–12. http://doi.org/10.58838/2075-1230-2023-101-2-8-12.Vasil'eva I. A., Samoylova A. G., Zimina V. N., Lovacheva O. V., Abrachenko A. V. Tuberculosis chemotherapy in Russia – the story continues. Tuberkulez i bolezni legkikh = Tuberculosis and lung diseases. 2023; 101 (2): 8–12. (In Russ.).Aggarwal C. C. Neural networks and deep learning: A textbook. Springer, 2018. 497 p. doi: 10.1007/978-3319-94463-0 ISBN 978-3-319-94462-3.Aggarwal C. C. Neural networks and deep learning: a textbook. Springer; 2018. 497 p. doi 10.1007/978-3319-94463-0 ISBN 978-3-319-94462-3.Волчек Ю. А., Шишко О. Н., Спиридонова О. С., Мохорт Т. В. Положение модели искусственной нейронной сети в медицинских экспертных системах // Juvenis Scientia. 2017. № 9. С. 4–9. doi: 10.15643/jscientia.2017.9.001.Volchek Yu. A., Shishko O. N., Spiridonova O. S., Mokhort T. V. The position of the artificial neural network model in medical expert systems. Juvenis Scientia. Juvenis Scientia. 2017; (9): 4–9. doi: 10.15643/jscientia.2017.9.001. (In Russ.).Кравченко В. О. Методы использования искусственных нейронных сетей в медицине // Устойчивое развитие науки и образования. 2018. № 6. С. 266–270.Kravchenko V. O. Methods of using artificial neural networks in medicine. Ustoychivoe razvitie nauki i obrazovaniya = Sustainable development of science and education 2018; (6): 266–270. (In Russ.).Мустафаев А. Г. Использование нейросетевых технологий в задачах медицинской диагностики // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2019. № 6 (180). С. 32–38. doi: 10.14489/vkit.2019.06.pp.032-038.Mustafaev A. G. The use of neural network technologies in the tasks of medical diagnostics. Vestnik komp'yuternykh i informatsionnykh tekhnologiy = Bulletin of Computer and Information Technologies. 2019; (6 (180)): 32–38. doi: 10.14489/vkit.2019.06.pp.032-038 (In Russ.).Хайкин С. Нейронные сети : полный курс. М. : Вильямс, 2016. 1104 с.Khaykin S. Neural networks: a complete course. Moscow: Williams; 2016. 1104 р. (In Russ.).Kriegeskorte N., Golan T. Neural network models and deep learning // Current Biology. 2019. Vol. 29, no. 7. P. R231–R236. doi: 10.1016/j.cub.2019.02.034.Kriegeskorte N., Golan T. Neural network models and deep learning. Curr Biol. 2019; 29 (7): R231–236. doi: 10.1016/j.cub.2019.02.034.Pérez J., Cabrera J. A., Castillo J. J., Velasco J. M. Bio-inspired spiking neural network for nonlinear systems control // Neural Netw. 2018. Vol. 104. P. 15–25. doi: 10.1016/j.neunet.2018.04.002.Pérez J., Cabrera J. A., Castillo J. J., Velasco J. M. Bio-inspired spiking neural network for nonlinear systems control. Neural Netw. 2018; 104: 15–25. doi: 10.1016/j.neunet.2018.04.002.Горюнова В. В., Горюнова Т. И., Кухтевич И. И. Анализ использования нейросетевых технологий при решении диагностических и прогностических задач в медицине // Международный студенческий научный вестник. 2017. № 4–8. С. 1214–1216.Goryunova V. V., Goryunova T. I., Kukhtevich I. I. Analysis of the use of neural network technologies in solving diagnostic and prognostic problems in medicine. Mezhdunarodnyy studencheskiy nauchnyy vestnik = International Student Scientific Bulletin. 2017; (4-8): 1214–1216. (In Russ.).Наследов А. Д. SPSS 19 : профессиональный статистический анализ данных. М. : Питер, 2011. 399 с.Nasledov A. D. SPSS 19: Professional Statistical Data Analysis. Moscow: Piter; 2011. 540 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.