56
Алгоритм.
Исходные данные: l, g,b, p (может в задании отсутствовать).
1.Начало.
2.Если в задании есть p , то выполнить 3, иначе перейти к 4.
3.Выполнить следующие операции.
3.1.Вычислить a1 =1 −b + p(b −l).
3.2.Вычислить a2 =1− pg .
3.3.Если a1 > a2 , то принять решение A1 и перейти к 5.
3.4.Если a1 < a2 , то принять решение A2 и перейти к 5.
3.5.Если a1 = a2 , то принять решение A1 или A2 и перейти к 5.
4.При неизвестном p выполнить следующие операции.
4.1.Если l ≥ 2b , то принять решение A1 и перейти к 5.
4.2.Если l < 2b , то принять смешанную стратегию хирурга со следующим соотношением частот применения стратегий A1 и A2
|
F(A1 ) |
2g −l |
|
|
|
= |
|
|
F(A ) |
2b −l |
|
2 |
|
|
|
5. Конец. |
|
||
Пример |
3.3. Больной находится в одном из двух состояний S1 |
или S2 с |
вероятностями |
P(S1 )= p; P(S2 )=1 − p . Надо принять обоснованное |
решение, |
проводить ли срочную хирургическую операцию, если для этих двух состояний
матрица летальности M c имеет |
вид табл. 3.15, ее элементы |
равны |
||||||||
g = 0,2; l = 0,03; b = 0,04; а вероятность |
p = 0,7 . |
|
||||||||
Вычисление |
|
и |
|
по формулам (3.8), (3.9) дает |
|
= 0,97 ; |
|
= 0,86 |
. Так как |
|
a1 |
a2 |
a1 |
a2 |
|||||||
a1 > a2 , то принимается решение A1 проводить срочную операцию.
Пример 3.4. Решить задачу, сформулированную в вышеприведенном примере при условии отсутствия данных о вероятности p .
Согласно вышеописанному алгоритму, так как l < 2b , то принимается смешанная стратегия хирурга с соотношением частот чистых стратегий A1 и A2
F((A1 ))= 0,4 −0,03 = 7,4 .
F A2 0,08 −0,03
57
Последнее соотношение фактически показывает степень уверенности,
которой может обладать врач при принятии решения A1 .
Пример 3.5. Необходимо принять решение, проводить ли срочную хирургическую операцию, если у больного можно выделить 3 состояния: S1 -
состояние, при котором необходима срочная операция; S2 - состояние, при котором срочная операция не требуется; S3* - состояние, при котором срочная операция противопоказана (ранее состояние S3* обозначалось как S4 ). Терминальная матрица
M c при этом известна и имеет вид табл.3.19.
Таблица 3.19
Ai |
S j |
S1 |
S2 |
S3* |
|
|
|
|
|
A1 |
|
0,05 |
0,08 |
0,2 |
A2 |
|
0,1 |
0,05 |
0 |
Таблица 3.20
Ai |
S j |
S1 |
S2 |
S3* |
|
|
|
|
|
|
A1 |
0,95 |
0,89 |
0.6 |
|
A2 |
0,85 |
0,95 |
1 |
По табл.3.14 построим из |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
исходной |
M c |
матрицу |
M f . |
Она |
0,95 |
|
|
|
0,95 |
||||
будет иметь вид табл. 3.20. Можно |
0,9 |
|
|
N |
0,85 |
||||||||
легко убедиться, что данная |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
матрица не имеет седловой точки. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Воспользуемся |
для |
решения |
0,6 |
|
|
|
0,6 |
||||||
геометрической |
|
интерпретацией |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
игры. |
Для |
этого |
выполним |
|
|
|
A |
|
SA* |
A |
|||
необходимые |
построения. |
Они |
|
|
|
1 |
|
Рис. 3.4 |
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
представлены на рис.3.4, откуда |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
видно, что в точке решения N пересекаются только две прямые, соответствующие |
|||||||||||||
стратегиям S и S* |
, поэтому для точки |
N игру можно представить в вице игры |
|||||||||||
|
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 ×2 с матрицей M f |
в виде табл.3.21. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.21 |
|
|||||
|
|
|
|
|
A |
S |
j |
|
S |
S* |
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
1 |
3 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1 |
|
|
0,95 |
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A2 |
|
|
0,85 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
58
Пользуясь формулой (3.6), получаем решение в виде смешанной стратегии хирурга
p1 |
= |
f22 |
− f21 |
= |
1 −0,85 |
= 0,4 . |
p2 |
f11 |
|
0,95 −0,6 |
|||
|
− f12 |
|
||||
Таким образом, F(A1 )/ F(A2 )= 0,4 и хирургу надо почти в два раза чаще применять отказ от операции, чем оперировать больного.
3.5. Минимизация риска хирургического вмешательства в онкологии
Злокачественные опухоли — это неуклонно прогрессирующее заболевание с безусловно плохим прогнозом. Будем рассматривать только те из них, при которых нет конкурирующих методов лечения, а рекомендуемое хирургическое вмешательство сопряжено с непосредственным хирургическим риском. Последний может выражаться в виде послеоперационной летальности q , которая в случае онкологических заболеваний зависит от локализации опухоли и характера заболевания и нередко достигает 20-40 % [8]. В этом случае клиническая операбельность — величина, равная вероятности выживания больного в случае успешного выполнения радикального вмешательства при резектабельной опухоли,
равная (1 − q). Она оценивает возможность больного перенести в данном лечебном учреждении показанную ему тяжелую радикальную операцию по поводу рака, выжить и быть выписанным. Рассматривая тактику хирурга при неосложненных опухолях, буцем решать вопрос о том, предлагать или не предлагать больному радикальную операцию при имеющемся риске, полагая, то она целесообразна по онкологическим соображениям и может быть выполнена технически. При этом в качестве цели радикальной операции при раке рассмотрим максимизацию продолжительности жизни онкологического больного.
В этом случае мы имеем два состояния больного (“природы”): S1 - больной операбелен, S2 - больной неоперабелен; вероятность состояния S2 равна q , а
вероятность состояния S1 - (1 − q). В распоряжении хирурга две стратегии: A1 -
предложить больному радикальную операцию и A2 - отказаться от вмешательства.
Выигрыш хирурга aij обозначим следующим образом: D - математическое ожидание продолжительности жизни данного больного при отказе от радикальной
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
59 |
|
операции, G |
- |
в |
случае |
успешного |
исхода |
радикальной |
операции и |
|
O - при |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
летальном ее исходе. 0чевидно, |
что |
|
G > D . |
Эти величины могут быть найдены |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
приближенно на основании статистических данных для каждого учреждения либо |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
получены экспертным путем для каждого больного. Матрицы |
Ma , Mr |
и |
M f |
для |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
данного случая имеют вид табл. 3.22, 3.23 и 3.24 соответственно. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Таблица 3.22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.24 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Ai |
S j |
|
|
S1 |
|
|
S2 |
|
|
|
|
|
Ai |
|
|
|
|
|
|
S j |
|
|
S1 |
|
S2 |
|
|
|
|
Ai |
|
S j |
|
|
|
S1 |
|
|
|
S2 |
||||||
|
|
A1 |
|
|
G |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
A1 |
|
|
|
|
|
0 |
|
D |
|
|
|
|
A1 |
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
− D |
||||||||
|
|
A2 |
|
|
D |
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
A2 |
|
|
|
|
G − D |
|
0 |
|
|
|
|
A2 |
|
|
|
2D − G |
|
|
D |
|||||||||||||
|
|
Для |
этих |
данных |
по |
|
Ma |
|
при |
|
известном |
q |
можно |
вычислить |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
= G(1 − q), |
|
|
|
|
= D . |
В |
случае |
|
|
|
|
|
1 > |
|
|
|
получаем |
G(1 − q)> D, q <1− D |
|
|
|
и |
|||||||||||||||||||||||
a |
a |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
a |
a |
|
|
G |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
принимаем решение |
A . Если |
|
1 < |
|
, что соответствует |
|
q >1 − D |
|
|
, выбираем |
A . |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
a |
a |
|
G |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
При равенстве |
|
1 = |
|
или |
q =1 − D |
|
|
|
|
|
можно применять обе тактики. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
a |
a2 |
G |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Таким |
|
образом, при |
величине операционного |
риска |
q <1 − D |
G |
|
будет |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оптимальным предложить больному оперативное вмешательство, |
при |
q >1 − D |
G |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
оптимальным решением является отказ от радикальной операции. При |
q =1 − D |
G |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
оптимально любое решение и показания к операции или отказ от нее могут быть |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
продиктованы чисто клиническими соображениями. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Можно легко убедиться, что при известном q , используя матрицу M f |
вместо |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Ma , мы придем к тому же самому алгоритму принятия решения. Относительно |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
эквивалентности матриц Ma и Mr |
в этом же смысле мы уже упоминали. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Пример 3.6. |
Определить |
стратегию |
|
хирурга, |
если |
ожидаемая |
|
средняя |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
продолжительность жизни больного в случае успешной радикальной операции равна 18 месяцам. Без операции он может прожить в среднем 12 месяцев. Вероятность летального исхода радикальной операции для данного больного равна 0,4.
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
По условию |
задачи, |
согласно принятым |
ранее |
обозначениям |
||||
q = 0,4; G =18; D =12 . |
Так как |
1 − D |
G |
=1 −12 18 = 0,33 , |
поэтому |
q >1 − D |
G |
и |
|
|
|
|
|
|
|
||
оптимальной стратегией хирурга будет отказ от операций (стратегия A2 ).
Пример 3.7. Решить задачу, сформулированную в предыдущем примере, при
условии: q = 0,6; G = 3 года; D =1 год. |
|
|
|
||
Так как 1 − D |
G |
=1 −1 3 = 0,66 и |
q <1 − D |
G |
, то оптимальной стратегией |
|
|
|
|
||
хирурга будет проведение операции (стратегия A1 ).
Рассмотрим теперь случай, когда величина операционного риска q врачу
неизвестна. В матрице Ma имеется седловая точка α = β = a22 = D (в табл. 3.22 она обведена кружком) и поэтому оптимальной стратегией хирурга, согласно критерию
Вальда, является чистая стратегия A2 - отказ от операции. Это очень осторожная стратегия, приводящая к тому, что никто из больных не проживет более D лет, хотя среди них есть и такие, которым хирург мог бы продлить жизнь до G лет. Для этой части больных неоправданные потери в виде нереализованной продолжительности жизни равны (G − D).
При использовании матрицы M f , учитывающей и необходимость
минимизации неоправданных потерь, оказывается, что у нее седловой точки нет и решение ищется в смешанных стратегиях. В соответствии с (3.6) оптимальное
соотношение частот применения стратегий A1 и A2 этом случае |
|
||||
|
F(A1 ) |
G − D |
|
||
|
|
= |
|
. |
(3.11) |
|
F(A ) |
G + D |
|||
2 |
|
|
|
|
|
Таким образом, при незнании величины операционного |
риска q |
||||
оптимальным является применение хирургом смешанной стратегии с соотношением частот, даваемым выражением (З.11). Это правило менее точно, чем выбор оптимальной чистой стратегии при известной величине q , но оно все же лучше, чем отсутствие какого бы то ни было решения в аналогичной ситуации.
Если в силу разных причин хирург не может уверенно назвать ни величину D , ни величину G , то можно утверждать, что в такой ситуации вследствие