СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭНТРОПИИ ЛЕЙКОЦИТАРНОЙ ФОРМУЛЫ ЧЕЛОВЕКА
METHOD FOR ASSESSING HUMAN LEUKOGRAM ENTROPY

Изобретение относится к медицине, а именно к области лабораторной диагностики, и может быть использовано для интегральной оценки состояния дисбаланса лейкоцитарной формулы человека.
Для комплексной оценки показателей лейкоцитарной формулы крови больных инфекционной патологией используются различные индексы. Наиболее часто используемыми являются лейкоцитарный индекс интоксикации по Я.Я.Кальф-Калифу, индекс сдвига и расчет относительной энтропии лейкоцитарной формулы. Перспективность и большой научно-практический потенциал использования интегральных показателей крови подчеркивают многие авторы [1, 2, 3, 4]. Мониторинг интегральных показателей лейкоцитарной формулы позволяет повысить информативность традиционных диагностических тестов, повысить качество оценки эффективности терапии, определить пути прогнозирования исходов и индивидуализации лечения и реабилитации. Использование интегральных показателей крови перспективно при компьютерной оценке результатов лабораторных исследований и разработке экспертных диагностических систем. Данные математические формулы занимают важное практическое место в клинической практике и, в то же время, имеющие методологические проблемы при их определении, ставят задачи по повышению объективизации способов их регистрации.
Наиболее полно дисбаланс лейкоцитарной системы отражает расчет энтропии лейкоцитарной формулы. Использование этого показателя было предложено Егоровой М.С. и Фоминым Г.В. в 1985 году в ИБФ МЗ СССР [5]. Мерой изменения упорядоченности системы служит изменение энтропии АН. Энтропия системы тем выше, чем больше степень неупорядоченности (беспорядка) системы. Таким образом, если процесс идет в направлении увеличения неупорядоченности системы, то ΔН - величина положительная. Для увеличения степени порядка в системе (ΔН>0) необходимо затратить энергию. Оба этих положения вытекают из фундаментального закона природы - второго закона термодинамики.
Для оценки энтропии, в том числе лейкоцитарной формулы, Шеннон предложил уравнение, напоминающее классическое выражение энтропии, найденное Больцманом.
i
2
i
i
2
i
H=ΣPlog1/P=-ΣPlog Р,
i
где Н - энтропия Шеннона, P - вероятность некоторого события [6].
Однако в клинической практике использование данного метода оценки имеет ряд ограничений.
В частности, для того чтобы рассчитываемый показатель не зависел от количества переменных (что как раз может наблюдаться в лейкоцитарной формуле - некоторые компоненты, например, юные формы, могут появляется при определенных неблагоприятных состояниях) приходиться рассчитывать относительный показатель энтропии [7]:
mах
h=Н/Н,
mах
где h - относительная энтропия лейкоцитарной формулы, %; Н - энтропия лейкоцитарной формулы, определяемая по формуле Шеннона, Н - максимальной значение энтропии.
Таким образом, по данным анализа известных источников информации, не всегда представляется возможным в широкой клинической практике оценить энтропию лейкоцитарной формулы данным способом.
1
2
n
Известен также интегральный коэффициент ухудшения крови (ИКУК) как суммарная величина степени отклонений регистрируемых элементов от исходного уровня [1]. Этот интегральный коэффициент отражает в обобщенном виде степень отклонений от нормы показателей крови и рассчитывается по формуле: , где n - количество оцениваемых показателей крови, d, d…d - преобразованные в безразмерную шкалу (от 0 до 1) параметры, характеризующие степень отклонения каждого из показателей от нормы. Однако перерасчет показателей лейкоцитарной формулы крови в шкалу, пригодную для расчета данным способом, затрудняет широкое клиническое применение этой формулы.
≤
≤
≤
≤
≤
≤
Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения степени тяжести механической желтухи неопухолевого генеза, согласно которому проводят забор и анализ крови у больного, осуществляют развернутый анализ крови и рассчитывают показатели: лейкоцитарный индекс интоксикации по Кальф-Калифу (ЛИИ1), лейкоцитарный индекс интоксикации по Островскому (ЛИИ2), индекс стресса (ИС), индекс соотношения сегментоядерных нейтрофилов к лимфоцитам (ИСЛ), индекс соотношения нейтрофилов к лимфоцитам (ИСНЛ), индекс соотношения лимфоцитов к эозинофилам (ИСЛЭ), при значениях ЛИИ12,5, ЛИИ22,75, ИС1,0, ИСЛ7,0, ИСНЛ12,0, ИСЛЭ18,0 - оценивают как легкую степень тяжести; при ЛИИ1 от 2,6 до 4,5, ЛИИ2 от 2,76 до 5,0, ИС от 1,1 до 2,0, ИСЛ от 7,1 до 10,0, ИСНЛ от 12,1 до 16,0, ИСЛЭ от 18,1 до 22,0 - оценивают как среднюю степень тяжести; при ЛИИ1 свыше 4,5, ЛИИ2 больше 5,0, ИС больше 2,0, ИСЛ более 10,0, ИСНЛ свыше 16,0 и ИСЛЭ больше 22,0 -оценивают как тяжелую степень патологического процесса [8].
Недостатками известного способа являются трудоемкость расчета большого числа показателей и применение его только у взрослых пациентов.
Таким образом, настоящего времени отсутствует простой способ оценки энтропии лейкоцитарной формулы.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности, унифицированности и достоверности оценки энтропии лейкоцитарной формулы крови у больных.
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе оценки энтропии лейкоцитарной формулы человека, включающем забор капиллярной крови и клиническое исследование крови у пациента, согласно предложенному изобретению, осуществляют исследование лейкограммы в клиническом анализе крови у пациента, определяют показатели лейкоцитарной формулы крови: метамиелоциты, миелоциты, базофилы, палочкоядерные нейтрофилы, сегментоядерные нейтрофилы, эозинофилы, лимфоциты, моноциты, сравнивают полученные значения показателей лейкоцитарной формулы крови с нормальными значениями для возраста и пола пациента, определяют отклонения показателей лейкоцитарной формулы у пациента от нормы, определяют энтропию лейкоцитарной формулы человека с учетом отклонений показателей лейкоцитарной формулы из соотношения:
n
p
n
p
n
p
n
p
n
p
n
p
n
p
n
p
2
2
2
2
2
2
2
2
H=((Me-Me)+(Mi-Mi)+(B-B)+(P-P)+(S-S)+(E-E)+(L-L)+(Mo-Mo)),
где
Me - метамиелоциты,
Mi - миелоциты,
В - базофилы,
Р - палочкоядерные нейтрофилы,
S - сегментоядерные нейтрофилы,
Е - эозинофилы,
L -лимфоциты,
Мо - моноциты в процентах,
n - индекс нормальных значений показателей лейкоцитарной формулы для пола и возраста пациента,
р - индекс значений показателей лейкоцитарной формулы пациента,
и по полученному значению энтропии Н оценивают состояние энтропии лейкоцитарной формулы человека, при значении показателя энтропии Н равном нулю оценивают показатели лейкоцитарной формулы как норму и состояние пациента как удовлетворительное, при значении показателя энтропии Н больше нуля оценивают как наличие изменений в гомеостазе лейкоцитарной формулы и диагностируют наличие и степень тяжести течения инфекционного заболевания.
Кроме того, при значении показателя энтропии Н, находящегося в интервале значений от 0 до 3, диагностируют субклинические изменения гемограммы, при значении показателя энтропии Н, находящегося в интервале значений от 3 до 6, оценивают как легкую степень изменений в гемограмме, при значении показателя энтропии Н, находящегося в интервале значений от 6 до 10, оценивают как умеренную степень изменений в гемограмме, при значении показателя энтропии Н, находящегося в интервале значений более 10, оценивают как тяжелую степень изменений в гемограмме.
Техническим результатом, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупности существенных признаков, является повышение надежности, унифицированности и достоверности оценки энтропии лейкоцитарной формулы крови у пациентов всех возрастных групп.
Предложенный способ оценки энтропии лейкоцитарной формулы человека у больных осуществляют следующим образом.
У пациента общепринятым методом осуществляется забор капиллярной крови и рутинной клинико-лабораторное исследование крови [9, 10]. Определяют показатели лейкоцитарной формулы: метамиелоциты, миелоциты, базофилы, палочкоядерные нейтрофилы, сегментоядерные нейтрофилы, эозинофилы, лимфоциты, моноциты. Далее определяют отклонения показателей лейкоцитарной формулы от нормальных для данного пола и возраста показателей и оценивают состояние энтропии лейкоцитарной формулы человека на основании следующей формулы:
n
p
n
p
n
p
n
p
n
p
n
p
n
p
n
p
2
2
2
2
2
2
2
2
H=((Me-Me)+(Mi-Mi)+(B-B)+(P-P)+(S-S)+(E-E)+(L-L)+(Mo-Mo)),
где Me - метамиелоциты, Mi - миелоциты, В - базофилы, Р - палочкоядерные нейтрофилы, S - сегментоядерные нейтрофилы, Е -эозинофилы, L -лимфоциты, Мо - моноциты в процентах, значения показателей лейкоцитарной формулы п относятся к нормальным для данного пола и возраста, р - к показателям лейкоцитарной формулы пациента.
Значение показателя энтропии Н равное нулю позволяет говорить о сохранении показателей лейкоцитарной формулы в пределах возрастных норм пациентов, что свидетельствует о сохранение гомеостаза лейкоцитарной формулы и, в совокупности с другими симптомами заболевания (например, отсутствием симптомов интоксикации), оценить состояние больного как удовлетворительное.
Значения показателя энтропии Н больше нуля указывает на выраженность изменений в гомеостазе лейкоцитарной формулы и чем больше степень повышения значения энтропии, тем о большей тяжести течения, например, инфекционного заболевания это свидетельствует.
Значения показателя энтропии Н от 0 до 3 единиц соответствует субклиническим изменениям, значения от 3 до 6 единиц свидетельствуют о легкой степени изменений в гемограмме, от 6 до 10 - об умеренной степени, более 10 - о тяжелой степени изменений в гемограмме.
Преимуществом способа является то, что предложенный способ позволяет интегрально оценивать отклонения в лейкоцитарной формуле на ранних субклинических стадиях, когда минимальные изменения гемограммы могут недооцениваться врачом. Преимуществом данного способа оценки энтропии лейкоцитарной формулы является также и то, что у детей конечное значение энтропии лейкоцитарной формулы не зависит от возраста. Все остальные способы оценки лейкоцитарной формулы либо не предназначены для использования в педиатрической практике, либо требуют специальных перерасчетов с учетом возрастных изменений в гемограмме. В предложенном нами способе возрастные характеристики гемограммы необходимо учитывать только непосредственно в расчете, подставляя в предлагаемую формулу способа оценки энтропии лейкоцитарной формулы соответствующие возрасту пациента нормы.
Пример 1
Пациент Иван П., 15 лет, диагноз: левосторонняя пневмония. Поступил в стационар с жалобами на повышение температуры тела до 38,3°С, кашель с мокротой, заложенность носа. Из анамнеза известно, что болен 4-е сутки, заболевание началось остро с повышения температуры, на 2-е сутки присоединился кашель. При клинико-лабораторной обследовании были получены следующие данные:
Форменные элементы
Показатели пациента
Норма
Метамиелоциты
0
0
Миелоциты
0
0
Базофилы
1
0-1
Палочкоядерные нейтрофилы
15
1-5
Сегментоядерные нейтрофилы
70
47-72
Эозинофилы
1
0,5-5
Лимфоциты
12
19-37
Моноциты
1
3-11
Был проведен расчет относительной энтропии лейкоцитарной формулы, ЛИИ по Я.Я.Кальф-Калифу и энтропии лейкоцитарной формулы предлагаемым способом. Показатель относительной энтропии лейкоцитарной формулы составил 57,6 единиц (что укладывается в показатели физиологической нормы), ЛИИ по Я.Я.Кальф-Калифу - 7,7 единиц (что соответствует диапазону 5,8-8,5±1,4, относящемуся к тяжелой степени интоксикации).
Показатель энтропии лейкоцитарной формулы предлагаемым способом составил 12,5 единиц, что соответствует выраженным изменениям в гомеостазе лейкоцитарной формулы. Комплексная оценка лейкоцитарной формулы потребовала назначения ребенку интенсивной терапии, в частности парентерально антибактериальных препаратов. При динамическом наблюдении за показателями крови была получена значительная положительная динамика энтропии лейкоцитарной формулы, что позволило перевести пациента на ступенчатую антибактериальную терапию (продолжить введение препарата per os).
Таким образом, использование данного способа расчета энтропии лейкоцитарной формулы позволило практическим врачам быстро оценить состояние пациента при поступлении, выбрать оптимальную терапевтическую тактику и в динамике комплексно оценить прогноз заболевания.
Пример 2
Больная Мария П., 1 год 9 месяцев.
Заболела остро с повышения температуры тела до 39,0°С, появления многократной рвоты до 10 раз в сутки, появления жидкого водянистого стула до 3 раз в сутки без патологических примесей. Ребенок госпитализирован в стационар с диагнозом: острый инфекционный гастроэнтерит, эксикоз I ст.
При поступлении в стационар состояние средней тяжести, отмечается вялость, снижение аппетита, боли в животе, сухость губ. Тургор кожи не изменен. В зеве - гиперемия дужек. В легких выслушивается везикулярное дыхание, которое проводится во все отделы, хрипы не выслушиваются. Тоны сердца ясные, звучные, ритмичные, отмечается умеренная тахикардия. Живот мягкий, доступен глубокой пальпации, болезненный в околопупочной области. Печень пальпируется у края реберной дуги, эластичная, безболезненная. Селезенка не пальпируется. Моча светлая, мочится достаточно.
При проведении клинического анализа крови в лейкограмме были получены следующие результаты:
Форменные элементы
Показатели пациента
Норма
Метамиелоциты
0
0
Миелоциты
0
0
Базофилы
0
0-1
Палочкоядерные нейтрофилы
3
1-5
Сегментоядерные нейтрофилы
22
28-48
Эозинофилы
1
0,5-5
Лимфоциты
65
37-60
Моноциты
9
3-10
При расчете энтропии лейкоцитарной формулы предложенным способом было получено значение 7,8 единиц. Этот результат позволил имеющиеся у пациента изменения оценить как умеренные. Это позволило в плане терапии воздержаться от проведения антибактериальной терапии. Пациенту был проведен комплекс терапевтических мероприятий, включающих в себя парэнтеральную регидратацию, сорбенты, пробиотические препараты. В течение 4 суток состояние больной значительно улучшилось, температура тела нормализовалась, тошноты, рвоты не было. Стул 1-2 раза в сутки полуоформленный. При выписке показатели гемограммы соответствовали возрастной норме. Ребенок выписан из клиники с выздоровлением.
Предложенный способ оценки энтропии лейкоцитарной формулы у инфекционных больных может быть использован для комплексной оценки течения инфекционных заболеваний, различных терапевтических подходов в группах сравнения.
Пример 3
Для оценки эффективности терапии было проведено сравнение показателей энтропии лейкоцитарной формулы в группах детей, больных острыми респираторными инфекциями: 25 детей получали базисную терапию, 30 пациентов в дополнение к базисной терапии получали Хилак Форте. Было проведено сравнение по длительности сохранения основных симптомов заболевания, частоты развития осложнений, нарушениям со стороны микрофлоры желудочно-кишечного тракта, сопровождавших основное заболевание. Расчет энтропии лейкоцитарной формулы в динамике показал, что в периоде ранней реконвалесценции (7-10 сутки) после проведенной терапии в группах сравнения есть достоверные отличия по данному показателю. Так, в группе детей, получавших базисную терапию показатель энтропии, рассчитанный предложенным способом, составил 6,7 единиц, в то время как данный показатель в группе детей, в комплексной терапии которых был использован адаптоген Хилак Форте, показатели гемограммы соответствовали возрастной норме и, соответственно, значение энтропии было равно нулю. Использование данного способа расчета энтропии лейкоцитарной формулы позволило провести быстрый интегральный анализ эффективности использования в составе комплексной терапии препарата Хилак Форте, а также подтвердить его адаптогенные свойства.
Предложенный способ расчета энтропии лейкоцитарной формулы позволяет наиболее повысить качество оценки состояния больного с использованием прямых клинических данных, комплексно подходить к выбору терапии, оптимально осуществлять мониторинг и оценку изменений состояния больного и осуществлять прогнозирование заболевания.
Источники информации
1. В.С Тихончук, И.Б.Ушаков, В.Н.Карпов, В.Г.Зуев. Возможности использования интегральных показателей периферической крови человека. // Воен. - мед. журн. - 1992. - №3. - С.27-31.
2. Мирошникова О.Н. Изменения показателей периферической крови и системы кровообращения человека как индикаторы реакции организма на действие экологических факторов: диссертация…кандидата биологических наук. - Владивосток, 2007. 132 с.
3. Л.И.Дубенская, С.М.Баженов, С.А.Исаева. Возможности и перспективы индивидуализированного корреляционного анализа лейкоцитарной формулы крови. // - Вестник новых медицинских технологий: периодический теоретический и научно-практический журнал. - 2003. - N3. - С.12-14.
4. Е.Д.Голованова, Л.И.Дубенская, С.М.Баженов с соавт. Влияние темпа старения на вегетативный статус и энтропию лейкоцитарной формулы крови у пожилых больных с артериальной гипертонией. // - Клиническая геронтология: ежеквартальный научно-практический журнал. - 2005. - Том 11, N2. - C.12-16.
5. Методика энтропийной оценки воздействия магнитных полей на персонал по лейкоцитарным формулам крови. - ИБФ MB СССР. Инв. Б-4587, М, 1985, 11 с.
6. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. - М.: Изд. иностр.лит., 2002.
7. Фомин Г.В., Смирнова Н.С., Мартынюк Ю.Н. Расчет относительной энтропии лейкоцитарной формулы как методика оценки преднозологических состояний персонала. Материалы Всес.конф. "Проблемы донозологической гигиенической диагностики", - Л., 1989, с 235-236.
8. Патент РФ №2364867 на изобретение «Способ определения степени тяжести механической желтухи неопухолевого генеза», МПК G01N33/49, опубл. 20.08.2009 г.
9. Г.И.Назаренко, А.А.Кишкун, «Клиническая оценка результатов лабораторных исследований», М., 2005 г.
10. Ослопов В.Н., Садыкова А.Р., Абдулхаков Р.А. Клиническая лабораторная диагностика (третье издание). - М.: Изд. «МЕДпресс-информ», 2005, 64 стр.