ОБ ИСТОЧНИКАХ ОШИБОК ПРИ РЕФЛЕКСОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ ПАТОЛОГИИ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Азизов И.К.¹, Беканова Ф.А.², Архестова Д.Р.²

¹Доктор физико-математических наук, профессор; ²студентка, Кабардино-Балкарский государственный университет

ОБ ИСТОЧНИКАХ ОШИБОК ПРИ РЕФЛЕКСОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ ПАТОЛОГИИ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Аннотация

Статья посвящена обзору методов экспресс-диагностики нарушений функции щитовидной железы. Сопоставительный анализ различных методов рефлексометрии позволил установить источники ошибок при их использовании и оценить относительные погрешности измерений продолжительности рефлексов.

Ключевые слова: щитовидная железа, гипотиреоз, рефлексометрия.

Azizov I.K.¹, Bekanova F.A.², Arkhestova D.R.²

¹Doctor of physical-mathematical sciences, professor; ²student, Kabardin-Balkar state university

ABOUT THE SOURCES OF ERRORS DURING REFLEXOMETRIC MEASUREMENTS OF THYROID GLAND PATHOLOGIES

Abstract

The article is devoted to the view of methods of express-diagnostics of thyroid gland function disorders. The comparative analysis of different methods of reflexometry allowed establishing the sources of errors during their use and estimation of values of relative errors of reflex time measuring.

Keywords: thyroid gland, hypothyroidism, reflexometry.

Состояние щитовидной железы (ЩЖ) является важным показателем здоровья человека. В ряде местностей РФ, характеризующихся дефицитом йода, чаще стали встречаться патологии, обусловленные дефицитом йода в организме. В этих условиях актуальной задачей здравоохранения является своевременное выявление больных этой категории путем массовых профилактических обследований населения. Для решения этих задач в 50-е годы прошлого столетия был разработан метод экспресс-диагностики заболеваний щитовидной железы, основанный на прямой связи между функциональным состоянием щитовидной железы и временем рефлекса: при тиреотоксикозе время рефлекса заметно сокращается, а при гипотиреозе оно значительно увеличивается [1-4]. Рефлексометр, с помощью которого проводились измерения, был надежен и прост в использовании, неинвазивен и позволял при малых материальных затратах обеспечить проведение скрининговых обследований значительных слоев населения.

Позднее появился модифицированный прибор, также для измерения времени рефлекса, известный как фотомотограф [5], а в 70-е годы прошлого столетия медицинская промышленность СССР стала выпускать рефлексометр «Ахилл 001», сконструированный с использованием индукционных датчиков и широко применявшийся в здравоохранении [6-10].

В 2000-е годы был разработан рефлексометр на основе пьезоэлектрических датчиков [11-13], а последней версией рефлексометра стал цифровой прибор, позволяющий проводить прямые измерения времени коленного рефлекса [15-17]. Указанные приборы успешно прошли клинические испытания и стали применяться в клинической практике при массовых профилактических обследованиях населения [14,18]. На основе данных рефлексометрических измерений был разработан метод лечения тиреоидных патологий с использованием гипоксической терапии [20-22].

Несмотря на достаточную распространенность указанных методов в медицинской практике, работ, посвященных объективной оценке точности этих методов, насчитываются единицы [11,19], а их сравнительный анализ до настоящего времени не проводился, что затрудняет интерпретацию данных рефлексометрических исследований, приводящихся в литературе.

Целью настоящей работы является проведение критического анализа различных вариантов рефлексометрии: кинемометра Лоусона, прибора «Ахилл 001» с индукционным датчиком, икроножного рефлексометра на базе пьезоэлектрического датчика, а также коленного рефлексометра.

       Анализ литературных данных показал, что данные по времени рефлексов, приводимые различными авторами, довольно противоречивы. В ряде случаев их разброс приводит к «размытию» временных интервалов, соответствующих длительности рефлексов в норме и в патологии, что затрудняет постановку диагноза. Приведем следующий пример.

В [10] указано, что время ахиллова рефлекса t у больных гипотиреозом до лечения составляло (252 ± 28) мс, т.е. его значения лежат в интервале от 224 до 280 мс. После лечения это время составило (208 ± 37) мс, что соответствует интервалу значений от 171 до 245 мс. Отсюда видно, что указанные интервалы до и после лечения перекрываются (зона перекрытия – от 224мс до 245 мс), что не позволяет установить четкую границу между этими состояниями больных. Разброс данных измерений t, на наш взгляд, связан с погрешностями обработки рефлексограммы, которая отражает суммарный сигнал, вызванный как перемещением стопы вследствие удара молоточком по ахиллову сухожилию, так и смещением пятки, непосредственно связанным с сухожильным рефлексом. В самом деле, в [11],  авторы поясняют: «Первый пик отражает механическое перемещение стопы, вызванное ударом молоточка; второй, противоположный пик - обратное движение пятки. Третий и четвертый пики составляют запись рефлекса: третий пик соответствует фазе сокращения и четвертый - фазе расслабления, точка F - окончание этой фазы. На рефлексограмме измеряется интервал SD».

Важным условием получения достоверных данных времени ахиллова рефлекса является правильная обработка полученной диаграммы: строгое разделение кривой на фрагменты, соответствующие указанным фазам движения стопы и деформации мышц пятки. Сделать это без погрешностей не представляется возможным. Об этом свидетельствуют экспериментальные кривые, приведенные в указанной работе.

Важно и то, что ни одна из работ, посвященных рефлексометрии, не содержит корректной оценки величины относительной погрешности измерений времени ахиллова рефлекса. Согласно данным [5], время рефлекса в контрольной группе составляет t= 189,3±22,6 мс, что позволяет судить об относительной погрешности измерений E=12%. В [10] значение E составляет уже 22%, в [12]  - 28%, в [13]  - 2,4%, в [14] - 14%, в [11]   - 11%, в [15]   - 1,8% и т.д. Такие противоречия в оценке погрешности измерений, проведенных разными авторами одним и тем же методом, связаны с тем, что окончательные результаты были определены путем статистической обработки результатов, полученных на разных больных, что в статистике считается грубой ошибкой, которая приводит к искажению результатов.

Особую важность имеют задачи планирования, например, определение объема выборки, которого оказалось бы достаточно для формирования статистически значимого заключения о различиях в эффекте по результатам проведенного клинического исследования. Нельзя забывать о том, что неоправданными являются исследования, включающие как чрезмерно большое число пациентов, так и исследования слишком малого объема.

Чтобы оценить чувствительность критерия, нужно задать величину различий, которые он должен выявлять. Чувствительность зависит не только от величины различий, но и от разброса данных и объема выборки. Таким образом, можно заранее оценивать необходимую численность выборок. Вопреки этому практически во всех анализируемых работах не обосновывается выбор числа лиц, включенных как в основную, так и в контрольную группу. Так, в [11] число обследованных составляло 28, в [10] - 65, в [5] - 2996 и т.д. Как показано в [11], относительная погрешность измерений времени проведения рефлекса Ахиллова сухожилия составляет 13% при абсолютной погрешности измерения времени рефлекса 32,5 мс.

При обработке результатов измерений следует помнить, что точность вычислений должна быть согласована с точностью самих измерений. Нередко исследователи вычисляют искомую величину с точностью до нескольких значащих цифр, что приводит к большому объему вычислений и создает ложное впечатление о большой точности измерений. Нет смысла вести вычисления дальше того предела точности, который обеспечивается точностью определения непосредственно измерявшихся величин. Вычисление погрешности измерений также не следует проводить с большей точностью, чем вычисление значения самой измеряемой величины.

Очевидно, что данные времени ахиллова рефлекса, приведенные в ряде работ, записаны неверно. Так, в [5] указывается, что t=189,3±22,6, что не является корректным. Для указанного интервала  результат должен быть округлен до значения 190 мс. Кроме того, при относительной погрешности измерений в 12% нельзя указывать не только десятые доли миллисекунд, но и миллисекунды. О такой точности измерений, проведенных косвенно с помощью электрокардиографа говорить бессмысленно. Поэтому окончательный результат в упомянутой работе следовало бы записать так: t=190±30. Аналогичные ошибки содержатся в работах [10, 15-18].

В ряде случаев источником погрешностей является неправильная интерпретация физиологического механизма проведения ахиллова рефлекса. В частности, при измерении времени ахиллова рефлекса ударяют молоточком по ахиллову сухожилию, ошибочно полагая, что сухожилия непосредственно передают импульс пятке, которая при этом смещается. На самом деле удар молоточком вызывает моносинаптическое сокращение трехглавой мышцы голени после короткого латентного периода, которое в обратном направлении через сухожилие передается на пятку, вызывая ее смещение. При этом, говоря о времени ахиллова рефлекса, следует иметь в виду время между началом сокращения трехглавой мышцы и концом ее релаксации. Таким образом, выражение “сухожильный рефлекс”   вводит в заблуждение: здесь, так же как и в других сухожильных рефлексах, участвует моносинаптический рефлекс растяжения мышцы [21].

Важной составляющей в определении достоверности критериев продолжительности рефлекторных реакций в норме и патологии является оценка инструментальных погрешностей рефлексометрических измерений. Обычно они возникают вследствие несовершенства средств измерений. Источниками таких ошибок при использовании коленного рефлексометра являются электронный секундомер и устройства для его пуска и остановки. Инструментальная погрешность, вносимая электронным секундомером, составляет 0,01 с. Принимая это значение за абсолютную погрешность измерений, легко рассчитать относительную погрешность измерений, которая для времени рефлекса в 120 мс составляет 8,3 %.

Для оценки систематической ошибки, связанной со временем срабатывания устройств пуска и остановки электронного секундомера, можно воспользоваться математической моделью, описанной в [19]. Согласно этой модели относительная погрешность измерений коленным рефлексометром, вносимая устройствами пуска и выключения секундомера составляет 6,6 %. Полная же относительная погрешность измерений времени рефлекса с помощью коленного рефлексометра составляет порядка 15 %.

При этом средняя абсолютная погрешность измерений времени проведения коленного рефлекса составляет 18 миллисекунд, что может привести к смещению установленных критериев времени рефлекторных реакций в норме и патологии в сторону их увеличения. Однако, учитывая, что эти критерии устанавливаются путем калибровки рефлексометра на лицах с установленным диагнозом патологии щитовидной железы по данным гормонального анализа, вышеуказанная погрешность измерений, являясь систематической, не влияет на выводы о наличии тиреоидной дисфункции.

Таким образом, анализ методов экспресс-диагностики нарушений функции щитовидной железы выявил несколько основных источников погрешностей измерений, приводящих к искажению экспериментальных результатов. К ним можно отнести следующие:

- погрешности, обусловленные наложением на рефлексограмму фонового сигнала, возникающего при непроизвольном движении пятки в момент удара молоточка по ахиллову сухожилию;

- ошибки, допускаемые при статистической обработке результатов измерений, а, следовательно, приводящие к установлению некорректных критериев длительности ахиллова рефлекса в норме и при патологии;

- неправильная интерпретация физиологического механизма проведения ахиллова рефлекса;

- инструментальные погрешности, связанные с использованием вспомогательных приборов: электрокардиографа, датчиков, электронных устройств пуска и остановки счетчиков времени.