Материал: Методичка

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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 =1pg .

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 <1D

 

 

 

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